Prototipado Y Manufactura Rápida

Capítulo 2
Prototipado y Manufactura Rápida
En este capítulo se presenta una amplia definición del Prototipado y Manufactura Rápida, así como una explicación de las principales diferencias entre estas dos ramas de la Tecnología Rápida.

2.1 Prototipado Rápido
El prototipado rápido (RP) puede definirse como un grupo de tecnologías capaces de fabricar piezas o componentes sin la necesidad detener herramientas y/o personal capacitado. Utilizando únicamente la información CAD del modelo tridimensional de una pieza o componente, los sistemas RP pueden producir de manera rápida y directa un modelo físico de esa pieza o componente virtual sin requerir intervención humana o algún tipo de herramental. A diferencia de los procesos tradicionales de manufactura en donde se remueve material parafabricar la pieza, la mayoría de las tecnologías RP están basadas en un proceso aditivo en donde la pieza se va creando mediante la adición gradual de material hasta completar la pieza [14].
La metodología utilizada por los sistemas de prototipado rápido puede resumirse de la siguiente manera: 1) la pieza virtual 3D hecha en cualquier software de diseño es matemáticamente dividida (rebanada) enuna serie de secciones o capas paralelas de espesor muy pequeño, 2) utilizando esta información el sistema RP genera las instrucciones para que la máquina produzca la pieza “capa por capa” (layer-by-layer) hasta que la pieza es hecha totalmente desde el fondo hasta la parte superior, y 3) una vez que la pieza esta terminada, esta se retira junto con las estructuras de soporte que pudieran habersido creadas automáticamente por el mismo sistema RP, la Fig. 2.1 muestra de manera esquemática estas tres etapas. Así, los sistemas RP producen piezas tridimensionales utilizando el método aditivo de capa por capa (Fig. 2.2), razón por la cual también son conocidos como manufactura de capas (layered manufacturing). Como se puede notar, es un proceso de impresión 2D progresivo en donde se vanapilando capas de material hasta formar un bloque 3D. Prácticamente se puede decir que una pieza de cualquier forma puede ser construida siempre y cuando se tenga el modelo CAD tridimensional. Por esta razón, a los sistemas RP también se les conoce como sistemas de manufactura de formas libres (free-form manufacturing o free-form fabrication, FFM o FFF) [1].

Figura 2.1. Esquema general de unproceso de prototipado rápido.

Figura 2.2. Principio de funcionamiento del Prototipado rápido.

Entre las tecnologías RP más importantes se encuentran:
* Impresión Tridimensional (tridimensional printing, 3DP).
* Estereolitografía (stereolithography, SLA).
* Sinterizado Selectivo por Láser (selective laser sintering, SLS).
* Manufactura de Objetos Laminados (laminate object manufacturing,LOM).
* Modelado por Deposición de Liquido (fused deposition modeling, FDM).
* Chorro de Fotopolímero (jetted photopolimer, JP)
* Modelado por multi chorro (multi jet modelling, MJM)
Estos procesos serán descritos a detalle en el siguiente capítulo.

2.1.1 Características de las tecnologías RP
Como toda nueva tecnología, los sistemas RP surgieron con un gran número de limitantes talescomo la precisión, el acabado superficial, los materiales, altos costos, etc. Sin embargo, a lo largo de ya más de 20 años desde su nacimiento, se han logrado avances importantes.

2.1.2 Materiales
Los materiales utilizados por los sistemas RP son limitados y dependen del tipo de tecnología. En los inicios solo se podía utilizar un material para fabricar los prototipos. Hoy en día existe ungran número de materiales disponibles debido a las diversas técnicas existentes. Los materiales disponibles incluyen plásticos ABS, acrílico, polipropileno, poliestireno, elastómeros, cera, PVC, papel, policarbonato, almidón, vidrio, aluminio, acero y aleaciones de acero inoxidable, aleaciones de bronce, aleaciones cromo-cobalto, titanio e incluso biomateriales incluyendo organismos vivos para la...