De la idea a la realidad: Piezas de plástico a medida para inventores y startups
Tu nueva idea de producto es tan genial que ronda por tu mente y puede que incluso esté escrita en una hoja de papel o modelada en tu ordenador. Podría ser algo real que puedas sostener, divertido de tener y algo original que nadie te haya enseñado nunca. Curiosamente, hemos descubierto que... Hace falta una pieza de plástico específica para montar la idea. He seguido una de mis pasiones. Se crea un prototipo para demostrar que la idea que tienes tiene sentido. Emocionante, ¿verdad?
A continuación, mi mente interior empieza a preguntarse: “¿Cómo demonios voy a crear esa única pieza de plástico?”. El objetivo no es crear una fábrica; basta con fabricar un pequeño objeto de plástico. Una simple búsqueda sobre fabricación de plásticos ofrece información sobre temas como moldeo por inyección, costes de utillaje y cantidad mínima de pedido. Bueno, todo parece muy costoso y enfocado a ganar miles, en lugar de sólo uno. Desde luego, hace que te preguntes si dejar el diseño en la servilleta fue mejor idea.
Aun así, antes era un gran problema tener que encontrar una pieza única para tu máquina. Casi sólo era una posibilidad para las grandes empresas con grandes presupuestos. Con los métodos tradicionales, los fabricantes pueden producir toneladas del mismo producto a la vez, muy rápidamente y a bajo coste una vez que todo está preparado. ¿Es ese sistema la única opción? Vaya. Imagínate cortar tu receta con un cortador de galletas especial que has hecho sólo para esa forma. Construir y diseñar ese cortador es extremadamente costoso. Seguramente, nadie fundirá chocolate solo para que puedas hacer una única galleta. Han decidido hornear un gran número de galletas para lograr su objetivo de obtener beneficios. En esencia, el utillaje de moldeo por inyección es similar a lo que he descrito.
El reto de la fabricación tradicional
En otras palabras, fabricantes de moldes de inyección de plástico en el pasado no fabricarían algo único para usted. Confían en su capacidad para producir una gran cantidad de café. Añadir bolitas de plástico, hacer funcionar las máquinas, calentarlas y fabricar artículos de una sola producción no es un uso inteligente de las máquinas. Desarrollar una herramienta especial para una sola pieza supondría que ésta tendría un coste muy elevado.
Durante las dos últimas décadas, los métodos de fabricación han avanzado más de lo que nunca imaginamos. Por fin existe un héroe para quienes buscan piezas pequeñas y no requieren un gran proyecto. Ese superhéroe se conoce como Flash. La mayoría de la gente se refiere a la Fabricación Aditiva como Impresión 3D.
La impresión en 3D: El cambio de juego
La impresión 3D parece encantadora, pero no es más que el resultado de la ciencia. A diferencia del mecanizado CNC y del moldeo por inyección, en la impresión 3D cada capa se construye paso a paso. Parece que puedes fabricar tu pieza a partir de nada más que planos electrónicos. No se trata en absoluto de lo mismo. No tendrás que comprar herramientas exclusivas sólo para hacer algunas cosas. Utilizando la información de un archivo digital y sus materiales, puede dar forma a cualquier pieza con capas.
Tecnologías y materiales de impresión 3D
Se pueden hacer muchas cosas con plástico utilizando la impresión 3D. Lo que digo no es lo mismo que el recubrimiento crujiente de muchos prototipos antiguos. Casi todo el mundo piensa en FDM (modelado por deposición fundida), donde el plástico de petróleo se funde y se aprieta como si fuera pegamento caliente a través de una boquilla para construir el diseño de abajo arriba. Se pueden fabricar piezas impresas en 3D de forma fácil y barata con PLA (materiales sencillos), ABS (resistentes, menos) o PETG (una alternativa entre PLA y ABS).
También hay impresoras de resina que utilizan resinas SLA (estereolitografía) o DLP (procesamiento digital de la luz). Con ellas, una resina líquida se endurece cuando incide sobre ella una luz de una longitud de onda determinada. Son capaces de hacer piezas más finas y lisas que el FDM. Piense en el estilo de los prototipos de joyería o las miniaturas que aparecen en el cine o la televisión. Puede tratarse de cualquier tipo de resina rígida, además de resinas flexibles o incluso moldeables.
Recordemos también el SLS (Selective Laser Sintering) y el MJF (Multi Jet Fusion). Utilizan polvo de plástico. Para formar el objeto, el polvo se funde mediante un rayo láser (en SLS) o una herramienta similar a un chorro de tinta con un elemento calefactor (en MJF). Estas piezas fabricadas con las mismas técnicas suelen ser muy fuertes y resistentes, con una textura mate y ligeramente rugosa. Este tipo de impresión 3D permite utilizar todo el espacio de la impresora para empaquetar las piezas, ya que el polvo restante soportará cualquier pieza colocada en la impresora.
Opciones de fabricación de piezas de plástico a medida
Por lo tanto hablar de impresión 3D. Resolvió el problema de necesitar sólo una o unas pocas piezas de plástico para tu diseño. Darse cuenta de que existe la impresión en 3D es sólo el principio, ¿no? Si tienes una idea, la pregunta significativa para ti es: “De acuerdo, pero una vez diseñada, ¿dónde voy a conseguir que se fabriquen las piezas del producto?”.”
Cuando se plantean las opciones, es como despertarse y tener que decidir cómo tomar el café. Prefieres tomarte tu tiempo para prepararlo en casa, ir a buscarlo a pie o pedir que te lo traigan a casa?
Opción 1: Comprar su propia impresora 3D
Por ejemplo, puedes convertirte en un mago del plástico comprando un Impresora 3D.
Es lo mismo que mezclar tu propia taza de café favorita. Usted es quien más controla el juego. Una impresora propia te ahorra tiempo a la hora de editar tu diseño. Edita el modelo en CAD, pulsa imprimir y tendrás listo un nuevo artículo en poco tiempo. Integrar este método es crucial cuando construyes muestras, pruebas el aspecto y mejoras el diseño. No importa cuándo necesites una copia, puedes utilizar tu impresora tantas veces como quieras, pendiente de los recursos y el tiempo.
De hecho, comprar una impresora implica gastarse el dinero y también dedicar tiempo a acostumbrarse a ella. Lleva bastante tiempo acostumbrarse al programa. Ordenar la impresora, arreglar las piezas que no se imprimen, entender los cambios en el software de modelos 3D y averiguar qué materiales hay disponibles: estas son las nuevas tareas que tienes que aprender.
Necesitas espacio suficiente para guardar tu impresora, puede que necesite ventilación para algunos materiales y tu impresora no podrá construir todos los materiales y no se adaptará a todos los objetos estándar. Comprar una impresora FDM para uso doméstico no es caro (Creality, Ender, Prusa, Bambu Lab son buenos ejemplos), sin embargo este tipo de equipo no produce impresiones de alta calidad tan rápido como las versiones caras que se encuentran en empresas o universidades. Un objeto fabricado mediante impresión con resina es muy preciso, aunque sólo produce una pequeña cantidad y es necesario pulirlo después de procesarlo.
En consecuencia, necesitará una impresora si crea muchos prototipos, tiene tiempo suficiente para ello y puede manejar máquinas prosumidoras. La interactividad garantiza que te sentirás especialmente satisfecho al ver tu trabajo impreso.
Opción 2: Imprentas y Makerspaces
Considérelo su cafetería local más cercana. Su local cuenta con instalaciones adecuadas, sabrán lo que hacen y podría ser un lugar estupendo para relajarse. En muchas ciudades, la gente puede encontrar lugares donde se puede imprimir en 3D (makerspaces) o probar por su cuenta con servicios locales de impresión 3D. Es una buena idea si sólo necesitas unos pocos objetos, no puedes comprar una impresora o necesitas máquinas que permitan materiales más avanzados.
A la hora de decidirse localmente, puede interactuar con el fabricante, pedirle su opinión y probar ejemplos de los resultados que producen sus máquinas. Es posible toparse con un empresario que ayuda a otros a hacer realidad sus inventos o su arte. Los Makerspaces son maravillosos porque suelen tener una gran variedad de equipos (impresoras 3D, cortadoras láser, máquinas CNC y muchos otros) y ofrecen clases o la ayuda de guías formados. El coste incluye el uso de los equipos y los materiales, o una membresía si esa es la opción.
Puede haber algunas desventajas. Sus tarifas pueden ser más elevadas, ya que también estás pagando por su experiencia y por el tiempo que tardan sus máquinas. Además, puede ser difícil conseguir la pieza si el negocio está ocupado. Los distintos centros o lugares de confección tendrán una gama de servicios y suministros disponibles. Otra idea es buscar en Internet “servicios de impresión 3D cerca de ti” o “makerspace [tu ciudad]”.
Opción 3: Servicios de fabricación en línea
Encargar un café a Uber es como conseguir que te entreguen el café exclusivo que deseas, de forma rápida y sencilla. Entrar en una oficina de servicios de fabricación en línea es probablemente una de las soluciones más rápidas y mejores para que las personas que crean nuevos productos encarguen un único artículo de plástico personalizado o unos cuantos.
Básicamente son mercados digitales o proveedores de servicios directos que ofrecen muchas impresoras 3D de alta calidad (además de máquinas CNC para piezas de plástico o servicios como fundición de uretano). Pones tu modelo 3D en su web, eliges el tipo de material y el método para fabricarlo, eliges entre acabados extra y su software te dirá al instante el coste.
En este caso hay muchas ventajas. Puede utilizar una amplia variedad de materiales con características únicas (como ser seguros para los alimentos, resistentes a altas temperaturas, extremadamente fuertes, flexibles, etc.) que la mayoría de las impresoras a pequeña escala no ofrecen. Sus equipos están afinados y garantizan que las piezas sean siempre de alta calidad. Suele ser sencillo comprobar tanto el coste como el plazo de entrega de diversos materiales y métodos. Por lo general, estos proveedores de servicios son capaces de entregar la mayoría de las piezas en unos pocos días, pero las industrias y piezas específicas pueden tardar más tiempo.
Xometry, ProtoLabs (que además compró Hubs), Shapeways y Sculpteo son algunas de las empresas más conocidas que operan en este campo. Hay diferencias en lo que se especializa cada empresa, los precios y el tipo de materiales disponibles. Empresas como Xometry y ProtoLabs pueden ayudar a su producto por muchas razones, ya que sus servicios no se limitan a la impresión 3D. También hay empresas como Shapeways que empezaron con la impresión 3D para el público, como por ejemplo para joyería, y ahora trabajan con materiales y productos industriales.
El principal problema de los servicios en línea, en cierto modo, es que son menos individuales que comprar en una tienda práctica. Aun así, es fácil contactar con el servicio de atención al cliente si tienes algún problema con su sitio web. Naturalmente, también tendrás que pensar en el tiempo y el coste de envío de tu paquete.
Opción 4: Consultores especializados o pequeños estudios
Tiene suerte si descubre al tostador de café que domina la preparación de un grano de café raro y único. En ocasiones, puede que su función no sea tan fácil, requiera utilizar un tipo de acabado o material específico o simplemente le guste que un experto le explique los pros y los contras. Algunos diseñadores 3D, ingenieros o pequeñas agencias pueden ayudarle a crear su artículo o recomendarle la forma correcta de fabricarlo.
Si recurre a una empresa más pequeña o a un autónomo individual, puede esperar servicios personalizados. Puede que sepan cómo trabajar con un determinado tipo de impresión, tinta o acabado. Muchas veces, pueden revisar su modelo 3D y aconsejarle sobre algunas pequeñas diferencias que harán que la producción sea mucho más fluida y eficiente.
Aun así, puede resultar difícil localizar a un autónomo de calidad. Muchas empresas conectan con estos autónomos a través de diferentes tipos de referencias o servicios en línea. El precio puede variar mucho en función de los profesionales y de todos los recursos de que dispongan. Selecciónelo cuando el proyecto suponga un reto, le venga bien el asesoramiento de un experto o le importe una relación sólida.
Métodos de fabricación alternativos
¿Hay algo más que pueda hacer con una impresora además de usarla para imprimir?
Aunque la impresión 3D es estupenda para cualquier pieza de plástico difícil de fabricar, un breve apunte: también hay otras opciones para fabricar piezas de plástico cuando sólo se necesitan unas pocas.
Antes he mencionado que el mecanizado CNC es una herramienta que puede trabajar con plásticos. Es especialmente bueno para las áreas en las que las medidas y las superficies deben ser extremadamente precisas o exactas. Para piezas hechas de bloques discretos, el CNC podría ayudar, pero una pieza única diseño o uno con muchas partes orgánicas es el más adecuado para la impresión 3D.
También puede reproducir algunas de sus piezas mediante uretano colado, denominado Fundición en vacío. Se imprime una pieza en 3D, se rodea de material de moldeo de silicona, se retira la pieza y luego se utiliza el molde para formar copias con resina (que confiere al molde las propiedades de numerosos plásticos de producción). Si necesita 5, 10 o 20 copias, funciona bien, pero como hay que hacer moldes e imprimir un prototipo para una sola pieza, no es la mejor opción.
Elegir la vía de fabricación adecuada
Entonces, ¿qué puede hacer para encontrar el camino más adecuado?
Buenas noticias: puede elegir la forma de pagar el Sal. Entonces, ¿cómo sabrá cuál pieza de plástico a medida ¿es ideal para sus necesidades? Básicamente, las respuestas a unas pocas preguntas pueden orientar su proyecto.
- ¿Cuál debe ser la función de la pieza? Es muy importante. ¿Estará expuesta a fuerzas pesadas? ¿es flexible? ¿Resistirá el calor? ¿Debe ser bonita y sentirse bien? ¿Garantizar que todo esté hecho con las dimensiones exactas? Las características necesarias en el producto determinarán en gran medida qué dispositivo de manipulación (y, por tanto, qué maquinaria o enfoque) debe utilizarse. Bastará con comprobar el tamaño de un prototipo con un PLA FDM impreso, pero para algo que se utilice en la práctica, es mejor algo más resistente como el nailon SLS o una resina.
- ¿Qué grado de complejidad tiene la forma? Lo que he mencionado antes es que la impresión en 3D funciona mejor con diseños difíciles y orgánicos. Si solo necesita un área sencilla con detalles producidos por corte, el CNC puede ser una alternativa, aunque sigue siendo menos habitual para una forma única y pequeña en comparación con la impresión en 3D.
- ¿Qué puedes permitirte para tu casa? Es más caro comprar tu propia impresora, pero cada nueva impresión te costará menos. Los servicios ofrecidos en tiendas locales y en línea no requieren equipo de impresión, pero el precio incluye los costes añadidos que toda empresa debe pagar. La mayoría de los servicios en línea deciden el precio en función del tipo de producto solicitado, el proceso de producción necesario y el tiempo que lleva.
- ¿Cuándo necesitas tenerla? Cuando la pieza de tu aparato se necesita rápido (como ayer), imprimir en casa es lo más rápido, siempre que conozcas bien la impresora. Las tiendas locales serán rápidas siempre que no haya una larga cola. Las empresas en línea pueden ofrecer diferentes plazos de entrega y es posible que consigas más velocidad por un precio extra.
- ¿Debe tener una gran precisión? La precisión y la tolerancia de cada procedimiento varían. Si necesita un contacto preciso con otros componentes, debe optar por un procedimiento exacto (por ejemplo, SLA, MJF o CNC) y quizá seleccionar un proveedor de servicios capaz de ofrecer una gran precisión. Más información tolerancias del moldeo por inyección y su repercusión en la calidad de las piezas.
- ¿Has trabajado con tecnologías durante mucho tiempo? ¿Le resulta fácil arreglar máquinas y familiarizarse con distintos tipos de software (cuando se añade una impresora)? Si lo desea, puede simplemente cargar su diseño y dejar que una empresa fabrique sus productos.
Tener en cuenta estos puntos le guiará hacia el resultado correcto. Si solo necesita imprimir una pieza de un nuevo producto para sus primeras pruebas, utilizar un servicio de impresión 3D en línea suele ser más cómodo y equilibrado, ya que no es necesario comprar una máquina.
Introducción a los servicios de fabricación en línea
Me parece que un servicio en línea se ajusta a mis necesidades. ¿Qué necesito para hacer lo que quiero?
¡Muy buena elección! Entonces, ¿cuál es el requisito clave antes de acceder a cualquiera de estos sitios? El plano de ingeniería de su pieza en el mundo digital. Es necesario crear un modelo 3D de su pieza. La mayoría de las veces, esto se produce utilizando software CAD.
Si acabas de empezar con el modelado 3D, no tienes por qué preocuparte. Algunas herramientas muy potentes son bastante fáciles de aprender. Con Tinkercad, puedes registrarte gratis, utilizar la versión web y apoyarte en el arrastre de elementos para construir formas sencillas. Si tu modelo es muy detallado, Fusion 360 de Autodesk es la opción preferida, ya que es gratuita para principiantes y la utilizan profesionales del sector. Otras aplicaciones son SolidWorks, Onshape y Rhino, pero Fusion 360 suele ser una forma excelente de iniciarse para los creadores.
Normalmente, después de hacer el modelo 3D, se exporta en un formato que puedan utilizar las impresoras 3D y los fabricantes. STL (.stl) se utiliza principalmente porque delinea claramente la geometría mediante un grupo de triángulos. La principal desventaja de STEP (.step) y 3MF (.3mf) es que algunos programas no los admiten, mientras que STL es compatible con casi todo.
Un modelo 3D debe diseñarse con gran cuidado y atención. Si un modelo no está bien diseñado, es posible que las impresiones o piezas finales no funcionen correctamente. Su documento puede ser revisado automáticamente por un servicio web, pero es mejor volver a comprobar primero su diseño. Para más orientación, consulte nuestra Guía de diseño para la fabricación (DFM).
El proceso de pedido en línea
Cómo comprar productos en línea
Por ejemplo, has diseñado un modelo 3D perfecto que ya está listo para la siguiente fase. Ve a Xometry o Shapeways en Internet. ¿Cómo ocurre exactamente?
Normalmente, debes crear una cuenta antes de ir a la parte del sitio dedicada a subir tu modelo 3D. Todo lo que tienes que hacer es mover tu STL (o archivo aceptado) al cargador. Tras analizar tu modelo, te proporcionará todos los procesos y materiales que puedes utilizar para crear la pieza en cuestión.
Este es el momento de llevar a cabo esas preguntas de las que hablábamos antes. ¿Busca una pieza que pueda soportar mucha tensión? Puede utilizar SLS Nylon o varias piezas de alta resistencia construidas con FDM. Cuando necesites un objeto muy detallado y superficies lisas, este método te ayudará. Revisa la información sobre SLA o MJF. ¿Quiere algo barato y fácil de aplicar para una prueba de forma y ajuste? FDM con ABS o PETG podría darle los mejores resultados. Más información sobre cómo afectan los tipos de material plástico a las dimensiones finales de la pieza.
Cuando elijas varias opciones, el presupuesto del trabajo y el tiempo necesario deberían ser visibles. A partir de aquí, puedes ver qué materiales y procesos suponen más o menos tiempo y dinero para tu proyecto.
¡Cuidado también con los productos de bajo coste! Amigo, el coste puede parecer agradable, pero es posible que obtengas resultados de máquinas que no están hechas para la alta calidad, con procesos imprecisos y con tiempos de espera más largos. Presta atención a cómo describe el fabricante las cosas y cómo están hechas. Tenga en cuenta el acabado de la capa: el teñido o el alisado con vapor a menudo pueden dar a su pieza un aspecto mucho más bonito y pulido.
Tener presupuestos de varias empresas es una decisión más inteligente. Ponga el mismo archivo en Xometry, ProtoLabs y Shapeways o cualquier otra plataforma y vea cuál ofrece la mejor oferta para la fabricación de su pieza. Podrías notar mucha variación entre ellas. Fíjate en el coste de envío, porque es un extra al precio de cada pieza.
Retos comunes y soluciones
Es posible que encuentre problemas habituales en el camino hacia su pieza.
Aunque hoy en día existen muchas opciones, el proceso inicial de una pieza a medida no siempre es perfecto. A veces, hay obstáculos y saber que existen te ayudará a manejarlos.
Un detalle importante que se pasa por alto es tener en cuenta las propiedades del material. Se le ha ocurrido una buena forma de fijar la caja, pero el plástico utilizado es rígido y se rompe cada vez que lo prueba. Antes de elegir, debe averiguar si necesita plásticos flexibles, rígidos, resistentes al calor o estables a los rayos UV. Si no está seguro, consulte las fichas técnicas o déjese guiar por el proveedor de servicios.
A menudo ocurre que el diseño no es el adecuado para el proceso seleccionado. En algunos casos, no todos los tipos de impresión FDM dan como resultado características perfectas y esto es especialmente obvio con paredes finas y elementos diminutos. Aunque existen herramientas de análisis del diseño o comentarios en varios sitios web, aprender los fundamentos del proceso elegido siempre será de ayuda. Recuerde que, para SLS, debe evitar colocar tanto polvo sin fundir dentro de las cavidades de su diseño. Nuestra guía sobre principios de diseño de piezas de plástico aborda estas consideraciones en profundidad.
Olvidarse de comprobar las tolerancias también puede acarrear problemas. Aunque su modelo digital en 3D se vea bien en la pantalla, el artículo que obtenga puede tener ligeras diferencias en sus medidas. Si su pieza tiene que quedar ajustada en otra, podría dejar algún hueco en el diseño para ajustarla o recurrir al lijado o escariado posterior de los orificios.
La verdad es que a veces las personas optan por opciones baratas en Internet y acaban no satisfechas con su trabajo. Si el aspecto o la función de su componente dependen de ello, elija materiales o fabricación conocidos por su buena calidad. Visite el sitio web del servicio para ver qué piezas puede mandar imprimir en los materiales que está considerando.
Conclusión: Dar vida a su creación
Póngalo todo junto: Ate su creación
¿Tener la idea en la cabeza un segundo y al siguiente tenerla en la mano? Es una experiencia maravillosa. Tu idea se confirma, ganas experiencia probando distintos elementos y cada paso es mucho más satisfactorio.
A menudo, subcontratar piezas de plástico personalizadas parece difícil, ya que muchas personas son nuevas en el proceso. Por suerte, gracias a la impresión 3D y a los servicios de fabricación accesibles en línea, la gente tiene más posibilidades de hacer lo que quiere. Lea cómo lo hicieron otros empresarios en nuestro artículo sobre cómo el moldeo por inyección de bajo volumen puede transformar su startup.
Intente empezar con métodos sencillos. Intente diseñar una pieza que sea sencilla al principio. Siempre que se sienta inseguro, recurra a un servicio de atención al cliente de calidad. Esté abierto a hacer preguntas y a discutir los materiales o diseños en línea o con la gente de la oficina de servicios. Muchos otros antes que usted han pasado por las mismas experiencias.
Si quieres producir tu diseño, busca la forma de hacerlo invirtiendo en una máquina, recurriendo a una tienda cercana o aprovechando los servicios de fabricantes en línea, lo que te resulte más fácil. Crea tu sueño en el mundo real utilizando tu ordenador. Todo empieza con la primera parte del producto. Ahora ya sabes dónde puedes conseguirlo. Ve y haz una creación asombrosa.
