Prototipado Rápido
A continuación vamos analizar distintas tecnologías y materiales para prototipos rápidos, de manera general como funcionan, que tipo de materiales utilizan y en que parte del proceso de diseño se utilizan, es importante conocerlas porque aunque varias te puedan servir para el mismo prototipo se debe tomar en consideración, precios, tiempos, calidad de material etc. En la mayoría de las etapas del diseño se tiene que hacer prototipos al principio más simples y rápidos. Y ya al final para entregar al cliente o hacer pruebas con el usuario final el prototipo debe ser lo más parecido al producto final por eso debemos tomar en cuenta, materiales, acabados y costos. Algunos son:
· Modelos Tradicionales
Existen 3 tipos, adición de material, sustracción de material y mixto.
Puede ser muy simples de cartón y papel, este tipo de material se usa para prototipos muy rápidos ya que no requiere mucho trabajo, es un material limpio, manipulable y muy ligero, limita realización de curvas o formas orgánicas y como adhesivo usa materiales fáciles de conseguir como resistol blanco, silicon, diurex etc.
Para los acabados se puede lijar bordes, usar selladores y pintar, este material se usa al principio del proceso de diseño es parte del bocetaje en 3D solo para darse idea muy general, de volúmenes, formas y concepto en general.
Espuma, este es un material que se sustrae, se usa principalmente para especificar tamaños y volúmenes, son muy ligeras y se pueden hacer cosas de volúmenes grandes y para prototipos complicados se puede utilizar ayuda de estereotomías.
Es fácil de lijar y cortar solo que ya que se quito alguna parte es muy difícil volver a adherir, para los acabados se suele sellar, resanar, rociar con primer y después pintar. Este material se puede utilizar en varias etapas del diseño, al principio en el bocetaje sin acabados para darse idea del volumen y formas sobre todo si son orgánicas, si son volúmenes sencillos y de medianos a grandes éste es el material indicado porque puede conseguir buenos acabados, aunque toma su tiempo lijar, resanar y pintar pueden quedar prototipos que ayuden al cliente entender la forma y es muy barato.
Plastilina o Masilla, se puede trabajar de ambas maneras (mixto) retirando y añadiendo material. Para acabados la plastilina se alisa con agua y aceite para obtener una textura suave, y también se utiliza como base para moldes de yeso.
La plastilina se puede utilizar desde el principio del bocetaje porque una de sus cualidades es que es muy fácil cambiar la forma y si se tienen varias opciones esta es la indicada porque es muy fácil de utilizar y rápida se puede hacer varias formas y comparar en poco tiempo.
Maderas, este también es un método mixto, este material se trabaja fácilmente ya que es relativamente suave y a la vez resistente. La más común para prototipos por sus cualidades es el MDF.
Es muy amigable y se puede utilizar durante todo el proceso de diseño excepto si el producto es muy grande porque es un material muy pesado y sería difícil de transportar. Resanando y pintando da buenos acabados. Recomendable sobre todo para formas cuadradas o como esqueleto del diseño.
Resinas. Las resinas se usan tanto en la construcción de moldes como piezas maestras, son baratos, resistentes y rápidos de producir.
Se usan tanto para vaciar moldes pre-hechos de piezas pequeñas, o para termo formado por sus cualidades químicas.
La resina necesita mucho trabajo de lijado y pulido para que tenga buen acabado, puede ser difícil de usar si no se sabe bien las proporción de catalizador que necesita pero para acabados transparentes, plásticos o vidriosos es muy útil, recomendable para piezas pequeñas
Termoformado, es un proceso que consiste en dar forma a una lamina plástica por medio de calor utilizando un molde o matriz. Puede usar PET, Poliestireno, PVC, PET G, etc.
Es muy fácil de utilizar y queda acabados de plástico, se debe utilizar en etapa media o final de diseño porque se necesita hacer algún molde antes para termoformar y generalmente lleva bastante tiempo.
· Fused Deposition Modeling
Sirve para crear prototipos, corta la modelación en secciones horizontales y construye estas secciones en forma solida a partir de la superposición d capas horizontales. Una boquilla se mueve de manera horizontal y deposita un hilo de material a 1 grado por debajo de su punto de fusión lo que hace que solidifique inmediatamente en la capa anterior.
El material q usa es ABS y sus ventajas es que es barato, inodoro y rápido.
Ya que sale el prototipo de la maquina FDM se sumerge en una tina que contiene sosa caustica lo que hace que el material de soporte se disuelva.
Sirve para identificar los errores de tu diseño, probar mecanismos, ver tamaño real del diseño y pruebas ergonómicas.
Este tipo de maquinas de prototipado rápido se puede utilizar para probar mecanismos ya que el diseño está prácticamente listo solo para identificar errores y hacer pruebas finales porque es un proceso bastante rápido pero también caro.
· Manufactura de objetos laminado
Este proceso consiste en pegar sucesivamente capas de papel o platico con pegamento térmico. Después se quema la forma que se desea obtener con un laser, la plataforma baja y una nueva cantidad del material se pone en posición de modelo, entonces un rodillo pasa sobre éste con el fin de adherir la capa anterior a esta.
Cuando se termina el proceso, se procede a retirar para remover manualmente el producto realizado y que quitar el exceso de material.
Es una tecnología muy rápida, de gran precisión, y los materiales q utiliza son relativamente baratos. (Papel, fibras, plástico), esta técnica es bueno utilizarla en la parte media del proceso de diseño ya que estas llegando a conclusiones de formas simplemente para ver formas y errores.
· Estereolitografía
Este proceso como muchos otros utiliza distintas capas para construir un modelo, el material que ocupa son resinas liquidas fotopoliméricas que se solidifican cuando son expuestas a la luz ultravioleta.
Se utiliza para cirugía maxilofacial, elaboración de prótesis en laboratorio, puede ser usado para la producción en masa de piezas pequeñas o de formas complicadas.
Al finalizar el proceso el modelo solido se retira del polímero líquido y se hace un baño con químicas para retirar el exceso de material, se retiran los soportes y el modelo se introduce en un horno con radiación ultravioleta para someterse a una cura completa
Un laser de rayo ultravioleta traza cada sección del modelo CAD sobre la superficie de un cubo de resina fotopolimérica capa por capa.
Se pueden crear partes funcionales en un día, para piezas pequeñas y cuando se necesita rapidez pero es muy caro, esta tecnología se utiliza muy pocas veces, ya cuando está listo el diseño sobre todo si el cliente está presionando con los tiempos y está dispuesto a pagar lo mismo.
· Open Hardware
Es un hardware de acceso público, aunque existen algunos con restricciones, así cualquiera de relacionados puede modificar, y usar estos dispositivos con la intensión de facilitar el control, implementación y mejoras de diseño. Lo que permite a varios micro-empresas reducir costos en investigación o tomar riesgos innecesarios.
El software libre ofrece al usuario, libertad de uso, estudió, modificación y distribución.
Se utiliza cuando se requiere fabricar algún prototipo con un sistema electrónico, para que el producto funcione correctamente.
Hay muchos tipos de Open Hardware. Un ejemplo es Fab@Home es una máquina que imprime objetos 3D funcionales. Construye objetos capa por capa utilizando cualquier material que pueda pasar a través de una jeringa, materiales que endurecen por secado, calefacción, luz, etc. Como silicona, cemento, acero inoxidable, betún para pastel y queso.
· Laser Selectivo Sinterizado.
Esta tecnología realiza prototipos funcionales utilizando laser de alto poder que derrite el material (termoplástico, metal, cerámica, vidrio) capa por capa creando prototipos 3D proporcionado por un programa CAD
Tiene varias ventajas, una de ellas es que puede usar un rango de materiales bastante amplio, las partes crudas pueden ser ensambladas y funcionales, tiene un buen acabado superficial, tolerancia que permite crear formas complejas y el tiempo de fabricación es relativamente corta.
Esta herramienta es convenible utilizarla cuando el objeto a fabricar tiene partes funcionales o que se tenga que ensamblar con buen acabado. Al final del proceso de diseño ya que solo queramos comprobar que los ensambles y partes funcionales hayan quedado correctamente.
· ZPRINTER
Produce prototipos con una alta calidad y acabados. Hay impresoras de color neutro y otras que imprimen en varios colores.
Corta el Archivo en secciones y con un polvo va haciendo capa sobre capa hasta terminar el prototipo. El material con el que imprime es muy frágil. La maquina quita el polvo sobrante y rehúsa el 80%
Ya que el diseño está prácticamente terminado e cuando se debe utilizar esta tecnología para que clientes y usuario final pueda ver y tener una idea mucho más clara del diseño que le estas presentando.
Para terminar es importante conocer las distintas tecnologías y materiales con los que se puede hacer prototipos desde las más sencillas como papel, cartón o espuma hasta las más complicadas, dependiendo las necesidades de nuestro objeto, material, color, tamaño, velocidad con la que lo necesitemos es importante tener claro cuál es la más adecuada, depende también del momento en el que nos ubiquemos en el proceso de diseño, el dinero que podamos utilizar y la rapidez con la que lo necesitemos.
La misma máquina y material puede dar un resultado adecuado pero siempre hay una mejor que otra dependiendo el objeto que estemos diseñando, hay que analizar varias opciones antes de tomar una decisión.

MicroScribe Process

One rapid prototyping process is MicroScribe it is simple and very useful here it’s a little explanation, a few tips and some steps to follow.
The MicroScribe process is used for rapid prototyping especially if you want to redesign an object, instead of making the whole 3D model in Rhinoceros measuring your object, you can use these tool with the digitizing arm is like you were drawing on the object and immediately the information is transferred to the software and you can create a 3D model much faster than if you start from the top.
To facilitate the MicroScribe process is important to mark the coordinates on the object that you want to draw and set it to the table so that we avoid mistakes in the digitalization.
It is really simple to use you just have to follow a few steps, fist of all mark a point where you want to place the origin, then mark a point in the “X” coordinate and another one in the “Y” coordinate now you are ready to start just place your object and choose how to transfer it to the software it either be point by point, by curves or by layouts.

Thinking in prototypes

El articulo “Thinking in prototypes” habla de cómo ha evolucionado el proceso de diseño, toca principalmente dos temas; la aplicación de prototipos en la etapa inicial del diseño junto con el bocetaje y como nos podemos acercar al diseño idóneo con la perseverancia, es decir, a prueba y error.

Cuando eres diseñador las ideas las puedes ver y resolver dentro de tu cabeza, en tu mente, pero es imposible que lo puedas expresar con palabras o pasarle lo que estas imaginando a alguien más, es por eso que es necesario bocetar y modelar en 3D, para que los demás lo puedan ver en una pantalla e imaginar cómo se verá nuestro objeto cuando sea un producto terminado, sin embargo, aunque imaginemos como será la interacción entre el usuario y el producto, no podemos controlar la reacción del usuario sino hasta haberlo probado y seria un desperdicio de tiempo y dinero esperar hasta esta etapa para comprobar que lo que imaginamos funcionará.

Dennis Boyle de Palo Alto, CA, firm IDEO, nos dice que su método es hacer muchos prototipos en todas las etapas del diseño incluso en el bocetaje para que todos los errores que pueda haber salgan lo antes posible. Y es importante presentar estos prototipos aunque no estén detallados al usuario final y preguntarles como se sienten y observarlos para de esta manera darnos cuenta de cómo interactúan y cuáles son sus reacciones ante nuestro producto. Para ella el hacer prototipos se ha convertido en un tipo de bocetaje en 3D.
La prueba y error aunque no nos guste y parezca repetitivo es una de las maneras en la que nos podemos acercar al diseño final.

En la mayoría de las disciplinas existen métodos y procesos para seguir y hacers rápida esta etapa, al igual que en el diseño aunque en esta disciplina el orden pueda variar dependiendo el problema que queramos resolver, si hay una disciplina en especial que utiliza la “prueba y error” me atrevo a decir que es esta porque puedes pasar de la etapa del bocetaje al modelaje en 3D y ahí darte cuenta de alguna deficiencia del diseño y entonces es necesario regresar y tal vez pasas esto y crees que vas bien, entonces haces un prototipo y te das cuenta que la escala que necesitas es otra y debes regresar y esto puede suceder en cualquier etapa y puedes saltarte pasos incluso puedes llegar a la etapa final y hasta ahí darte cuenta de tu error y tener que “volver a empezar” y parece cansado y repetitivo incluso desordenado pero es la única manera de ir acercándote al diseño deseado.

Lo que dice Moores en el artículo es que el prototipo debe ser un dialogo entre el diseñador y la creación, sin embargo muchas veces lo que dice la creación no es lo que el diseñador quiere escuchar y les dice a los ingenieros que intenten anticipar cualquier error poniéndose en los zapatos del usuario, pero al final nunca sabrás exactamente cómo es que el usuario reaccionará.

Para concluir, Una de las bases más importantes del diseño es la investigación del ambiente y el usuario donde va a estar nuestro producto, es importante tener datos cuantitativos y cualitativos para empezar a diseñar no solo desde la intuición sino desde las necesidades del usuario y esta investigación no será suficiente si no comprobamos nuestras suposiciones y por eso es tan importante el hacer prototipos desde la etapa inicial para comprobar cómo es que nuestro objeto interacciona con el usuario y con el medio, de esta manera los errores saldrán en la etapa inicial de el diseño.

Si hacemos prototipos y comprobamos nuestras teorías en todas las etapas del diseño probablemente sean menos errores los que tengamos y nos acercaremos a nuestro diseño final rápidamente y con mayor precisión y la etapa de prueba y error que tanto odiamos será menor, aunque siempre existirá.