La creaci\u00f3n r\u00e1pida de prototipos, la fabricaci\u00f3n r\u00e1pida de utillaje y el utillaje de producci\u00f3n son tres etapas en el proceso de desarrollo de un producto. Cada etapa tiene un objetivo distinto, una estructura de costes diferente y un conjunto diferente de compensaciones entre la rapidez, el coste unitario, la flexibilidad de dise\u00f1o y la calidad de las piezas. Confundirlas \u2014fabricar un molde de producci\u00f3n antes de que se haya validado el dise\u00f1o, o seguir utilizando prototipos impresos en 3D m\u00e1s all\u00e1 del punto en el que la rentabilidad del utillaje es claramente superior\u2014 es uno de los errores m\u00e1s costosos en el desarrollo de productos de hardware.<\/p>\n\n\n\n
Esta gu\u00eda est\u00e1 dirigida a ingenieros de producto, fundadores de empresas de hardware y responsables de compras que necesitan tomar la decisi\u00f3n adecuada sobre el utillaje en el momento oportuno del ciclo de vida de un producto. En ella se explica la finalidad de cada etapa, el perfil de costes y plazos de entrega de cada una, c\u00f3mo reconocer el momento adecuado para pasar a la siguiente etapa y los errores habituales que suponen un desperdicio de la inversi\u00f3n en utillaje. XY Machining se encarga de las tres etapas: \u2014 Impresi\u00f3n 3D<\/a> y Mecanizado CNC<\/a> para la creaci\u00f3n de prototipos, utillaje r\u00e1pido de aluminio y P20 para la producci\u00f3n puente, y utillaje de producci\u00f3n de acero templado para tiradas de gran volumen \u2014 todo ello bajo el mismo sistema de calidad y el mismo equipo de ingenier\u00eda, lo cual es relevante para el debate sobre la transici\u00f3n que se aborda m\u00e1s adelante en esta gu\u00eda.<\/p>\n\n\n\n Para conocer los procesos espec\u00edficos de conformado de chapa utilizados en la fabricaci\u00f3n de prototipos de carcasas y componentes estructurales, consulta nuestra gu\u00eda de procesos de conformado de chapa. En cuanto al mecanizado CNC como m\u00e9todo de prototipado \u2014que permite fabricar piezas funcionales de metal y pl\u00e1stico con tolerancias m\u00e1s ajustadas que la mayor\u00eda de los m\u00e9todos de impresi\u00f3n 3D\u2014, consulta nuestra p\u00e1gina de servicios de mecanizado CNC.<\/p>\n\n\n\n La prototipaci\u00f3n r\u00e1pida es cualquier proceso que permita fabricar piezas f\u00edsicas con la rapidez y el bajo coste suficientes para facilitar la iteraci\u00f3n activa del dise\u00f1o. El objetivo no es producir piezas representativas de la producci\u00f3n final, sino responder r\u00e1pidamente a las dudas de dise\u00f1o antes de invertir capital en el utillaje. \u00bfEncaja esta geometr\u00eda en el conjunto? \u00bfFunciona el mecanismo? \u00bfSe percibe correctamente este factor de forma al sostenerlo en la mano? \u00bfEl espesor de la pared resulta adecuado? Responder a estas preguntas cuesta muy poco con una pieza impresa en 3D, pero mucho m\u00e1s una vez que se ha fabricado un molde.<\/p>\n\n\n\n M\u00e9todos habituales de prototipado r\u00e1pido y cu\u00e1ndo es adecuado cada uno:<\/p>\n\n\n\n El \u00abrapid tooling\u00bb se refiere a moldes y matrices fabricados con materiales m\u00e1s blandos \u2014principalmente aleaciones de aluminio o acero preendurecido P20\u2014 que permiten producir piezas moldeadas por inyecci\u00f3n en un plazo de 1 a 3 semanas, en lugar de las 6 a 12 semanas que requiere un molde de producci\u00f3n de acero endurecido. El utillaje r\u00e1pido es lo que hace econ\u00f3micamente viables las series piloto de entre 500 y 50 000 piezas antes de decidirse por un utillaje de producci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n La caracter\u00edstica definitoria del utillaje r\u00e1pido es el equilibrio entre velocidad y durabilidad. Los moldes de aluminio permiten un corte m\u00e1s r\u00e1pido y econ\u00f3mico que los de acero, pero se desgastan m\u00e1s r\u00e1pidamente \u2014por lo general, entre 10 000 y 50 000 ciclos antes de que se degrade la calidad de la superficie o la precisi\u00f3n dimensional\u2014. El acero preendurecido P20 tarda entre 2 y 3 semanas en fabricarse y es m\u00e1s caro, pero aguanta entre 100 000 y 250 000 ciclos, lo que lo hace adecuado para la producci\u00f3n puente de volumen medio hasta que est\u00e9 listo un utillaje de producci\u00f3n endurecido.<\/p>\n\n\n\n La fabricaci\u00f3n r\u00e1pida de herramientas es la soluci\u00f3n ideal cuando:<\/p>\n\n\n\n Par\u00e1metros de coste del moldeado r\u00e1pido: los moldes de aluminio de una cavidad para piezas sencillas suelen tener un precio inicial de entre 3.000 y 8.000 USD; los moldes P20 de una cavidad oscilan entre los 6.000 y los 15.000 USD. Los moldes r\u00e1pidos de m\u00faltiples cavidades cuestan proporcionalmente m\u00e1s. Estas cifras dependen en gran medida de la geometr\u00eda de la pieza, del n\u00famero de cavidades y de la complejidad de las acciones laterales o los elevadores necesarios.<\/p>\n\n\n\n Los utillajes de producci\u00f3n son conjuntos de moldes de acero endurecido \u2014acero para herramientas H13, S136 (para resinas corrosivas), NAK80 (para superficies \u00f3pticas de alto brillo)\u2014 dise\u00f1ados para 1 mill\u00f3n o m\u00e1s de ciclos de producci\u00f3n a lo largo de una vida \u00fatil de entre 5 y 10 a\u00f1os. Los moldes de producci\u00f3n son m\u00e1s lentos y m\u00e1s caros de fabricar que los moldes r\u00e1pidos, pero ofrecen tres ventajas que estos \u00faltimos no pueden proporcionar: una precisi\u00f3n dimensional constante a lo largo de millones de inyecciones, acabados superficiales que van desde el nivel SPI A1 (pulido espejo) hasta grados texturizados, y configuraciones de m\u00faltiples cavidades (4, 8, 16, 32 o m\u00e1s cavidades) que reducen proporcionalmente el tiempo de ciclo por pieza.<\/p>\n\n\n\n El utillaje de producci\u00f3n es la soluci\u00f3n adecuada cuando:<\/p>\n\n\n\n Par\u00e1metros de coste de los moldes de producci\u00f3n: los moldes de acero templado de una sola cavidad para piezas sencillas suelen tener un coste inicial de entre 15 000 y 30 000 USD. Los moldes de m\u00faltiples cavidades para piezas complejas con acciones laterales y sistemas de canal caliente oscilan entre 50 000 y 150 000 USD o m\u00e1s. La complejidad del molde, el n\u00famero de cavidades y el tipo de acero son los principales factores que determinan el coste. El plazo de entrega es de entre 6 y 12 semanas desde la aprobaci\u00f3n del dise\u00f1o del molde hasta las primeras piezas moldeadas.<\/p>\n\n\n\n El factor decisivo para pasar de la creaci\u00f3n de prototipos al utillaje r\u00e1pido es cuando el coste por pieza de los m\u00e9todos de prototipado supera el coste amortizado por pieza de un utillaje r\u00e1pido, teniendo en cuenta el volumen que se prev\u00e9 encargar en los pr\u00f3ximos seis meses. Un c\u00e1lculo sencillo: si una pieza prototipo mecanizada con CNC cuesta 80 USD cada una y se necesitan 500 piezas para una tirada piloto, eso supone 40 000 USD en piezas prototipadas. Un molde r\u00e1pido de aluminio de 6.000 USD, m\u00e1s 2 USD por pieza moldeada por inyecci\u00f3n con ese volumen, supone un total de 7.000 USD, lo que representa un ahorro de 33.000 USD. Adem\u00e1s, el dise\u00f1o debe ser lo suficientemente estable como para que la inversi\u00f3n en el molde no se eche a perder de inmediato por un cambio en la geometr\u00eda.<\/p>\n\n\n\nLas tres etapas: para qu\u00e9 sirve cada una<\/h2>\n\n\n\n
Fase 1: Prototipado r\u00e1pido \u2014 Validaci\u00f3n del dise\u00f1o<\/h3>\n\n\n\n
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Fase 2: Fabricaci\u00f3n r\u00e1pida de herramientas \u2014 Producci\u00f3n puente<\/h3>\n\n\n\n
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Fase 3: Utillaje de producci\u00f3n \u2014 Dise\u00f1ado para durar<\/h3>\n\n\n\n
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Tabla comparativa completa<\/h2>\n\n\n\n
Atributo<\/strong><\/td> Prototipado r\u00e1pido<\/strong><\/td> Fabricaci\u00f3n r\u00e1pida de utillaje<\/strong><\/td> Utillaje de producci\u00f3n<\/strong><\/td><\/tr><\/thead> Objetivo principal<\/strong><\/td> Validar el dise\u00f1o: forma, ajuste y funcionalidad<\/td> Producci\u00f3n de puente: tirada piloto en resina real<\/td> Producci\u00f3n en serie: el menor coste por pieza<\/td><\/tr> Cantidad producida<\/strong><\/td> Entre 1 y 50 partes, por lo general<\/td> 500\u201350 000 piezas<\/td> Entre 100 000 y m\u00e1s de 10 millones de piezas<\/td><\/tr> Coste de los utillajes<\/strong><\/td> Cero (sin herramienta)<\/td> $3K\u2013$15K de aluminio o P20<\/td> Acero endurecido $15K\u2013$150K+<\/td><\/tr> Plazo de fabricaci\u00f3n de los utillajes<\/strong><\/td> N\/A (d\u00edas hasta la primera parte)<\/td> 1 a 3 semanas<\/td> 6 a 12 semanas<\/td><\/tr> Material de las herramientas<\/strong><\/td> N\/A<\/td> Aluminio o acero preendurecido P20<\/td> Acero endurecido H13, S136, NAK80<\/td><\/tr> Vida \u00fatil de la herramienta<\/strong><\/td> N\/A<\/td> Entre 10 000 y 250 000 disparos (dependiendo del material)<\/td> M\u00e1s de 1 mill\u00f3n de fotos<\/td><\/tr> Coste por pieza<\/strong><\/td> M\u00e1ximo (3DP) o moderado (CNC)<\/td> Gama media<\/td> M\u00ednimo por volumen<\/td><\/tr> Coste del cambio de dise\u00f1o<\/strong><\/td> Insignificante \u2014 actualizar archivo<\/td> Moderado \u2014 herramienta de recorte o parcheo<\/td> Alto: volver a afilar o sustituir la herramienta<\/td><\/tr> Acabado superficial<\/strong><\/td> De l\u00edneas de capa (FDM) a acabado liso (SLA)<\/td> Textura limitada, apta para producci\u00f3n<\/td> SPI A1 para cualquier grado de textura<\/td><\/tr> Precisi\u00f3n de los materiales<\/strong><\/td> Material de impresi\u00f3n, no resina de producci\u00f3n<\/td> Resina de producci\u00f3n real<\/td> Resina de producci\u00f3n real<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n Cu\u00e1ndo subir un pelda\u00f1o<\/h2>\n\n\n\n
Del prototipado r\u00e1pido al utillaje r\u00e1pido<\/h3>\n\n\n\n