O que é um protótipo rápido 3D?
Esculpir o David de Michelangelo do tamanho de uma peça de xadrez é uma questão simples para um computador usando a tecnologia tridimensional ou 3D, protótipo rápido (RP). Da mesma forma que uma impressora a jato de tinta produz uma imagem bidimensional a partir de um arquivo digitalizado, a tecnologia de protótipo rápido 3D pode fazer o mesmo com objetos reais para manipulação no espaço real. Baseando-se em inúmeras técnicas, equipamentos e materiais, os processos de protótipo rápido 3D geralmente trabalham com objetos de desenho auxiliado por computador (CAD) para design ou fabricação; eles os constroem gerando uma camada de material de cada vez até que uma réplica perfeita seja formada. Essa construção ajuda na criação de um número quase ilimitado de formas e objetos complexos, revolucionando a eficiência do projeto e da produção.
A prototipagem geralmente consiste em três aspectos: construção de modelos para fabricação, revisão de produtos e refinamento. Os usuários transformam os esquemas do computador diretamente em protótipos. Os projetos são avaliados antes que os custosos processos de produção comecem e as superfícies e acabamentos do produto podem ser testados.
Os fabricantes podem personalizar quase inúmeras formas de produtos para produção em massa ou personalização do cliente. As iterações ou variações do protótipo podem ser refinadas para se adequarem após a revisão das equipes de produção ou dos clientes. Isso permite maior flexibilidade e menor custo no desenvolvimento de produtos, em comparação com a tradicional prototipagem demorada por máquina ou mão.
Essencialmente, o processo RP refere-se à construção aditiva e automatizada de um objeto; isto é, os objetos são criados adicionando uma camada de folha, pó ou líquido por vez até que um objeto seja formado. A criação de um protótipo rápido 3D refere-se à fabricação de produtos de precisão sofisticados, projetados de acordo com as especificações de engenharia. Inúmeras técnicas permitem a construção de peças, modelos e ferramentas; estes podem incluir estereolitografia, modelagem de deposição fundida, consolidação ultrassônica e sinterização seletiva a laser, entre outros. Esses métodos aditivos de construção envolvem seções transversais com técnicas como fusão a laser, cura de líquidos, rebordos ou soldagem para acomodar materiais específicos, como resinas ou chapas. O uso de RP pode reduzir drasticamente os custos de materiais e mão-de-obra, além de tempo; modelos podem ser construídos em horas ou dias.
Em uma escala menor, a impressão 3D é uma técnica comum que às vezes é chamada de construção rápida de protótipo 3D. Essa operação, no entanto, usa uma máquina de mesa menor para o design, mas não possui a precisão dimensional esquemática ou a versatilidade do material dos métodos de protótipo rápido 3D usados na fabricação. O processo da impressora 3D é normalmente usado para criar modelos descartáveis para demonstrações práticas, enquanto máquinas RP mais complexas possuem padrões de ferramentas para auxiliar o próprio processo de produção. Além disso, as impressoras 3D podem oferecer apenas algumas opções de material, enquanto a RP pode atender dezenas de materiais, como resinas e fotopolímeros, para duplicar materiais de produção, como termoplásticos.
A prototipagem rápida pode ter implicações a longo prazo para a indústria, da mesma forma que a linha de montagem revolucionou a fabricação. Tradicionalmente, os custos de fabricação diminuem com o tempo ao longo da vida útil da linha de produtos. Com a prototipagem rápida, o custo para produzir apenas algumas unidades não é diferente do custo para produzir milhares. Embora isso possa ajudar a facilitar a contagem menor de produtos para pedidos personalizados, os efeitos potenciais dessa condição sobre como as economias de escala são entendidas são desconhecidos. A fabricação com a tecnologia de protótipo rápido 3D pode continuar a fundir os estágios de design e produção em processos mais eficientes.