Entras en una tienda. Ves una licuadora nueva y elegante en la pantalla. Es brillante. Promete hacer puré de cubitos de hielo hasta convertirlos en nieve sin esfuerzo. Pero rara vez piensas en el agotador viaje que requirió ese objeto para llegar allí. Antes de permanecer en ese estante, sobrevivió al diseño, la creación de prototipos y la producción. La mayoría de los consumidores nunca ven la desordenada parte media. La parte donde las cosas se rompen. La parte donde mueren las ideas.
Echemos un vistazo al mercado de electrodomésticos de cocina. Está lleno de gente. Para sobrevivir, necesitas algo más que una “idea interesante”. Necesitas un plano. Y no sólo un esbozo. Un plan detallado e interrogado.
Fase de diseño: plantear las preguntas difíciles
Primero, determina los detalles. Cuanto más completa sea esta etapa de diseño, mejor. No puedes improvisar. Tienes que hacer preguntas específicas. Si los omite, desperdiciará dinero en un producto que nadie quiere.
Pregúntate:
– ¿Cuáles son los atributos y características del producto?
– ¿Qué ofrecerá el producto que otros en el mercado no ofrecen?
– ¿Cuál es su función o finalidad?
– ¿Es necesario inventar alguna nueva tecnología para fabricar el producto?
– ¿Cuál es la vida útil del producto?
– ¿Cómo y dónde se fabricará, envasará, comercializará y venderá?
– ¿Cuánto costará la fabricación y cuánto estará dispuesta a pagar la gente por el producto?
– ¿Hay algún problema con el producto relacionado con regulaciones gubernamentales, cuestiones ambientales y de seguridad, infracciones de patentes u otros posibles problemas?
Si las respuestas le dan luz verde, está listo para el siguiente paso. Construyendo un prototipo.
Creación de prototipos: de los dibujos a los modelos físicos
Diferentes tipos de prototipos ayudan en diferentes etapas. No lo complique demasiado desde el principio. Al principio un dibujo puede ser suficiente. Es barato. Es rápido. Puedes cambiarlo en segundos.
Pero eventualmente, necesitas algo que puedas sostener. Un prototipo sencillo. Úselo como ayuda visual. No es necesario que sea de tamaño completo. No es necesario que supere pruebas rigurosas. Sólo necesita mostrar el concepto.
Es posible que también desee prototipos físicos detallados de porciones específicas. Piense en un complejo sistema de engranajes mecánicos. No crearías un prototipo de una bicicleta entera sólo para comprobar cómo funciona una nueva transmisión por cadena. Concéntrese en los componentes críticos. Pruébalos. Rómpelos. Arréglalos.
A veces saltas de un lado a otro. Ajustar los planes de diseño. Prototipos aproximados. Repitiendo. Si el producto tiene problemas, los verás aquí. Temprano es barato. Tarde sale caro.
A medida que avanza el proceso, querrás un prototipo que imite el producto final. Aquí es donde se resuelven las cuestiones del diseño final. Pruebas todo. Tú afinas. Eres perfecto.
Ahora que ha visto el diseño inicial básico y la creación de prototipos, veamos cómo los profesionales consiguen algunos prototipos bastante avanzados.
Diseño de prototipos
Se responden preguntas básicas. Los problemas obvios se solucionan. Ahora comienza el trabajo serio. Aquí es donde la creación de prototipos pasa de ideas incompletas a una realidad concreta.
Diseñar prototipos avanzados generalmente significa incorporar software CAD 3D ( diseño asistido por computadora**) a la mezcla. Está creando un mapa tridimensional preciso de su producto. Si planea llevar esto a la producción real, CAD es la ruta estándar. Le permite verificar cuidadosamente la funcionalidad antes de gastar dinero en herramientas. También tiene un propósito práctico. Puede transferir las especificaciones del producto de forma clara y concisa al fabricante. Sin ambigüedad. Sin conjeturas.
Las capacidades del software CAD son amplias. Puede diseñar tanto en 2-D como en 3-D. Cambiar entre vistas es perfecto. Si tu producto tiene docenas de piezas, puedes diseñar cada una individualmente. Luego, agréguelos al conjunto general uno a la vez.
Aquí es donde se vuelve eficiente. ¿Ajustar una parte? El software actualiza las otras dimensiones automáticamente. Esos cambios se integran en el diseño general del prototipo sin necesidad de nuevos cálculos manuales. Obtienes imágenes realistas con subtítulos, primeros planos y vistas laterales. Puedes probar acabados de materiales. ¿Cromo? ¿Acero? ¿Madera en acabado mate o brillante? ¿Texturizado o cepillado? Las opciones son casi infinitas.
Muchas acciones de diseño están automatizadas. El software se encarga de las cosas tediosas. Una característica clave es la simulación. Puedes ver todas las piezas en movimiento. Mira cómo operan. O observe cómo no funcionan. Detectar las interferencias a tiempo ahorra semanas de retrabajo.
Una vez que sus planos CAD en 3D estén definidos, el siguiente paso implica hardware especializado. Esta tecnología se está volviendo cada vez más popular entre los innovadores. ¿Por qué? Velocidad. Exactitud. El prototipo físico comienza a tomar forma a partir del archivo digital.
Tienes el archivo CAD. Tienes el presupuesto. Ahora necesitas el objeto físico.
Si usted mismo no está construyendo algo a partir de madera en bruto o láminas de metal, probablemente esté buscando creación rápida de prototipos para cerrar la brecha entre el diseño y la realidad. Es la forma estándar de obtener rápidamente un modelo tangible.
Este enfoque no apareció de la noche a la mañana. Comenzó a finales de los años 1980 con la estereolitografía. El nombre es complicado, pero el concepto es sencillo. No pasó mucho tiempo antes de que los ingenieros se dieran cuenta de que no se trataba sólo de fabricar modelos únicos. Puede utilizar estas máquinas para pruebas de mercado, producción en lotes pequeños o piezas personalizadas. Debido a que la tecnología es tan variada, nadie se puso de acuerdo sobre un solo nombre para ella.
¿Cuál es el mejor término para las tecnologías de impresión 3D?
Mire más allá de la jerga de marketing. Todos estos diferentes métodos comparten un rasgo fundamental: añaden material en lugar de restarlo. Fabricación aditiva es el término técnico más preciso.
A lo largo de los años, la industria ha utilizado términos como fabricación sólida de forma libre, fabricación automatizada, tecnologías rápidas, fabricación en capas, fabricación digital e impresión 3D. Hay decenas más. Es complicado.
Pero la mecánica es consistente. Estas máquinas construyen objetos uniendo capas de material extremadamente finas. Aquí importan dos cosas: el sustrato (con qué se imprime) y el método de encuadernación (cómo se adhiere).
Procesos comunes de fabricación aditiva
Diferentes trabajos requieren diferentes máquinas. Así es como funcionan los principales actores:
- Estereolitografía (SLA) : un láser traza un patrón a través de una tina de resina de fotopolímero líquido. La luz ultravioleta endurece la resina donde toca. La plataforma de construcción desciende y el láser repite el proceso.
- Sinterización selectiva por láser (SLS) : También utiliza un láser, pero apunta a polvos. Funde capas de termoplásticos y otros polímeros.
- Fabricación de objetos laminados (LOM) : considérelo como hojas de papel o plástico cortadas con láser. Las hojas se extienden, se cortan y se pegan a la capa anterior.
- Impresión 3-D (Binder Jetting) : un cabezal similar a un chorro de tinta rocía adhesivo líquido sobre capas de polvo. El polvo se pega donde golpea el pegamento.
- Fusión por haz de electrones (EBM) : Maneja metales densos. Un rayo de electrones, más potente que un láser, funde polvos como el acero, el titanio o el cromo cobalto. Se utiliza para fabricar y reparar piezas pesadas.
- Modelado por deposición fundida (FDM) : el método de escritorio más común. Los filamentos o gránulos de plástico se calientan, se empujan a través de una boquilla y se depositan capa por capa.
Cómo lidiar con los voladizos y el posprocesamiento
Las geometrías complejas a menudo necesitan ayuda. Si su diseño tiene salientes o socavaduras, la impresora necesita estructuras de soporte. Puede diseñarlos manualmente o dejar que el software los genere automáticamente.
Una vez finalizada la impresión, el material de soporte no forma parte del producto final. Tendrás que eliminarlo. Por lo general, esto implica cepillar, disolver en productos químicos o derretir los soportes.
Otros pasos de posproducción dependen del material. Algunos prototipos requieren curarse bajo luz intensa para alcanzar su máxima resistencia. Otros necesitan un endurecedor o un acabado superficial para lucir profesionales.
La compensación entre costo y tiempo
No todo es magia. Hay desventajas reales a considerar.
Si bien no esperará meses por un prototipo, sí esperará. Horas o incluso días son normales mientras se colocan capa tras capa. La velocidad varía enormemente según la tecnología.
Luego está el dinero. Los sistemas de grado industrial pueden costar varios cientos de miles de dólares. Eso está fuera del alcance de la mayoría de los propietarios. Pero el mercado ha cambiado. Hay máquinas de escritorio más pequeñas y asequibles en todas partes. Algunas empresas incluso ofrecen servicios de creación de prototipos bajo demanda en los que usted carga sus especificaciones y paga una tarifa por hora para fabricar la pieza.
Tienes el objeto. Está sentado en tu mesa de trabajo.
Ahora hay que preguntarse: ¿Funciona?
Pruebas de prototipos
Por qué los prototipos son importantes para sus resultados
No se construye un prototipo sólo para lucir atractivo. Lo construyes para descubrir dónde se rompe el diseño. Ésa es la razón más importante para invertir tiempo en esta etapa. Las pruebas revelan fallas antes de gastar dinero en la producción en masa. También comprueba si el producto es realmente fácil de usar. Si los clientes no pueden entender cómo funciona, tiene un producto fallido. Período.
El mayor beneficio es financiero. Arreglar un defecto de diseño en un prototipo cuesta unos centavos. Repararlo en un producto terminado cuesta miles. O millones. Debe asegurarse de que la funcionalidad funcione según lo previsto. También debe asegurarse de que la interfaz de usuario tenga sentido. Un producto confuso fracasará en el mercado, por muy inteligente que sea la ingeniería.
La velocidad es moneda de cambio
El tiempo es el enemigo de la innovación. Es probable que su competidor esté trabajando en la misma idea en este momento. Ser el primero en llegar al mercado le da una ventaja. Los consumidores pagan más por la novedad. Generan lealtad a la marca más rápidamente. Obtienes más ganancias. La creación rápida de prototipos acelera este cronograma. Te permite iterar rápidamente. Consigue que su producto llegue a sus manos antes.
Pero la velocidad no es la única ganancia. Un prototipo físico es una poderosa herramienta de ventas. Puedes mostrárselo a los inversores. Puede presentarlo a la alta dirección. Un dibujo sobre papel es abstracto. Un modelo funcional es real. Demuestra que tu concepto tiene fuerza. Hace que presentar su idea sea mucho más persuasivo.
La seguridad no es opcional
Necesitas realizar pruebas de peligro. Peligro real. No sólo riesgo teórico. ¿El producto dañará a alguien si se usa incorrectamente? Tienes que determinar las probabilidades de un accidente. Tienes que juzgar la gravedad del resultado. ¿Puedes diseñar para eliminar el riesgo? ¿O puedes simplemente minimizarlo?
Si no puede eliminar el riesgo, necesita advertencias. El etiquetado debe ser claro. Las instrucciones deben ser accesibles. Considere usuarios con diferentes niveles de habilidad. Considere usuarios que hablan diferentes idiomas. Todo esto se aprende estudiando el prototipo. Estudias tu plan de negocio. Analizas el mercado.
Haga esto antes de que comience la línea de montaje. Necesitas saber que todo saldrá sin problemas. En los Estados Unidos, consulte el sitio web de la Comisión de Seguridad de Productos de Consumo. Tienen pautas para casi todo tipo de producto. Si se encuentra en otro lugar, busque su equivalente local. Existe. No es difícil de encontrar. Ignorarlo es un error.
Del prototipo a la producción
Una vez que el prototipo supera estas pruebas, pasa a la línea de montaje. El diseño está finalizado. La seguridad está verificada. Se confirma el atractivo del mercado. Aquí es donde te preparas para la escala. Busca protecciones legales para su nuevo producto. Usted asegura su propiedad intelectual. El arduo trabajo de la invención está hecho. Comienza el trabajo de venta.
Pero el ciclo realmente no termina. Simplemente cambia de forma.
Dónde profundizar
Si todavía tiene hambre de saber más sobre cómo se construyen las cosas, Internet tiene estantes con eso. Es posible que desee investigar cómo se integra la tecnología de vanguardia en los diseños de nuevos productos. Es una madriguera de conejo, pero buena. Hay listas de herramientas interesantes, debates sobre qué herramienta de taller es la más cara y análisis profundos de cómo funcionan realmente las impresoras láser, las impresoras de inyección de tinta e incluso las impresoras de chorro de burbujas. ¿Luz? ¿Láseres? ¿Fotocopiadoras? ¿Película? ¿Impresión offset? Todo conecta. Y si lo que busca es creación rápida de prototipos, necesita comprender la estereolitografía: capas tridimensionales. Esa es la mecánica central detrás de la magia. La impresión por sublimación de tinta es otro ángulo que vale la pena explorar si te gustan los materiales.
Recursos prácticos para el constructor
No necesita un presupuesto corporativo para acceder a la misma información que los ingenieros. Comience con Consumer.gov para obtener consejos sencillos sobre sus derechos. ¿Necesitas ver lo que ya hay disponible? Patentes gratuitas en línea le permite buscar patentes de forma gratuita. Es una excelente manera de comprobar si su idea es realmente nueva o simplemente un refrito. La Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos es la fuente oficial para proteger su gran idea. No te saltes este paso. Si fabrica productos de consumo, la Comisión de Seguridad de Productos de Consumo de los Estados Unidos tiene una guía específica sobre cómo desarrollar instrucciones de productos. Léelo. No se trata sólo de jerga legal; se trata de evitar que las personas resulten heridas cuando intentan utilizar lo que tú has creado.
El material original
No se trata sólo de enlaces aleatorios. Estas son las anclas.
- La historia del software CAD/CAM, que se remonta a 2004.
- Definiciones de impresión 3D y creación rápida de prototipos de PC Magazine.
- El proceso paso a paso de desarrollo de un prototipo, según Prototype Zone.
- La definición de “prototipo” de Merriam-Webster.
- Toma de pruebas de concepto de RBC Product Development.
- Guía de instrucciones de productos para el consumidor de la CPSC de EE. UU.
- Tutoriales de SolidWorks, incluido contenido en vídeo de SolidProfessor.
- Artículos de la Revista Entrepreneur sobre cómo ir más allá de la idea inicial.
- Procesos de diseño de ingeniería desde Synthesis Engineering Services.
- Centro de creación rápida de prototipos de la Universidad de Louisville.
- Historias detalladas de la fabricación aditiva por Terry Wholer y Tim Gornet.
- Aclaración sobre confusión terminológica en la industria.
- La guía mundial de Castle Island para la creación rápida de prototipos.
Es mucho texto. Muchos enlaces. La mayor parte es de 2008. Pero la física no cambia. Las herramientas podrían. Las actualizaciones del software. Los principios subyacentes de cómo pasar de un boceto a un objeto físico siguen siendo los mismos. Tú construyes. Te rompes. Tú arreglas. Luego construyes de nuevo. Los recursos están ahí. Sólo tienes que hacer clic.
