El análisis del diseño en profundidad: cómo acceder al análisis, interpretar las valoraciones y optimizar un modelo CAD

lunes, 2 de noviembre de 2020 Matthew Hatch

¿Ha oído las novedades? Hemos lanzado una nueva plataforma de fabricación digital diseñada para acelerar todos los pasos del proceso de diseño y fabricación. Cuando vaya a realizar un pedido, uno de los primeros puntos de contacto que tendrá con nosotros es nuestra aplicación de comercio electrónico optimizada para solicitar presupuestos y pedidos. Esta aplicación es clave en nuestro proceso de fabricación digital controlado por software previo a la producción.

En nuestra primera entrada del blog, hablamos sobre la navegación básica, la organización y la colaboración dentro de la plataforma. En esta segunda entrada de la serie, nos centraremos en lo que es posiblemente la herramienta más valiosa de la nueva plataforma, que se recibe una vez realizada la solicitud de análisis y antes de formalizar el pedido: el análisis del diseño automatizado e interactivo. Además, en esta plataforma renovada, observará que hemos modernizado la interfaz y hemos añadido algunas funciones muy prácticas.

Cómo obtener el análisis del diseño

Antes de entrar en materia, ¿cómo se obtiene de forma gratuita el análisis del diseño? Inicie una sesión en protolabs.es, cargue una pieza, seleccione los materiales, la cantidad, el acabado de la superficies y el plazo de entrega y envíe una solicitud de presupuesto. En unas horas recibirá un correo electrónico notificándole que ya tiene el presupuesto disponible con un análisis 3D del diseño. El proceso es rápido y sencillo, lo que no es habitual con los fabricantes tradicionales.

En pocas palabras, en nuestro análisis del diseño encontrará información sobre la geometría del archivo CAD para mejorar la fabricabilidad. Y en nuestra nueva plataforma, el análisis del diseño se ha optimizado para proporcionarle informaciones más claras. Hemos mejorado el proceso de revisión y repetición de los análisis para acelerar drásticamente el ciclo de evaluación del diseño. De este modo, los análisis y ajustes posteriores del diseño pueden reducir el tiempo de fabricación y los costes de producción, lo cual es una gran ventaja.

También es posible que el diseño no tenga ningún problema crítico de fabricabilidad y no requiera cambios necesarios, ni siquiera sugerencias. Si le ha salido un diseño perfecto, ¡enhorabuena! En otros casos, es posible que tenga que hacer algunos ajustes. Las piezas pasan por diferentes estados, identificado cada uno con un color distinto, a medida que pasan por las fases de configuración, análisis, revisión y aprobación. El objetivo final es que alcancen el estado Lista para la fabricación, en color verde. Este es el significado de cada color:

 Blanco = Se debe configurar Al cargarlas, todas las piezas tienen el estado de color blanco. Se tienen que configurar y, en caso necesario, enviarse a analizar.

Gris = Análisis de fabricabilidad en curso Las piezas que tienen el estado gris están siendo analizadas por nuestro equipo para determinar posibles limitaciones de fabricación, los plazos de entrega y los precios. Cuando todas las piezas del presupuesto estén listas para revisarse, recibirá un correo electrónico de Protolabs.

Verde = Lista para la fabricación Las piezas ya se han analizado y el presupuesto está listo. Ya no es necesario volver a revisarlas ni aprobarlas. Cuando todas las piezas del presupuesto alcancen este estado, podrá formalizar el pedido.

Amarillo = Revisión y aprobación Las piezas con el estado de color amarillo están casi listas para fabricarse. Solo necesitamos que revise el análisis de fabricabilidad y apruebe nuestras consideraciones, acepte la distribución de boquillas y extractores, y elija las opciones de roscado. Una vez aprobadas, las piezas pasarán al estado de color verde.

Rojo = Se necesita revisión / No se puede fabricar Lamentablemente, no podemos fabricar las piezas que tengan el estado de color rojo. Le rogamos que revise el análisis de fabricabilidad para saber cómo puede modificar el diseño de la pieza y adaptarlo a nuestras soluciones de fabricación. También puede ponerse en contacto con nosotros para revisar las piezas con uno de nuestros ingenieros de aplicaciones.

Negro = Presupuesto caducado En las piezas con un estado negro, significa que el presupuesto ha caducado. Le rogamos que vuelva a enviarlas para que se genere un nuevo presupuesto.

Tenemos en cuenta muchas variables y, en función del servicio de fabricación que utilice, destacamos las características que pueden causar problemas. Si le recomendamos algún cambio en el diseño, tendrá que hacer las modificaciones necesarias para mejorar la fabricabilidad o, en caso contrario, aceptar las limitaciones que se produzcan en la pieza. Para aplicar los cambios que le indicamos en nuestro análisis deberá actualizar la geometría de la pieza y cargar de nuevo el archivo CAD antes de poder formalizar el pedido.

Lo primero que observará cuando acceda al análisis del diseño es un fantástico modelo tridimensional de la pieza a la derecha de la pantalla. Podrá manipular la pieza en cualquier dirección, así que gírela como quiera, amplíela y pruebe los diferentes controles. También podrá:

  • Cambiar las vistas ortogonales
  • Reducir o aumentar la transparencia de la pieza y enfocar los problemas de fabricabilidad
  • Alternar entre el sistema métrico y el anglosajón
  • Acceder a las teclas de acceso directo
  • Ver como PDF
Consideraciones habituales que se suelen incluir en un análisis del diseño

Ahora que ya conoce el sistema un poco mejor, repasemos algunas de las sugerencias y recomendaciones que puede encontrar.

La pieza supera las limitaciones. En cada uno de los procesos de fabricación que utilizamos, existe un tamaño de pieza mínimo y máximo, y otras normas de diseño que encontrará en la sección correspondiente de nuestra página web.

 

Zonas y paredes delgadas y gruesas. Un espesor de pared excesivo no resulta muy problemático con el mecanizado y la impresión 3D, pero en el caso de las piezas moldeadas por inyección, las paredes y elementos que son demasiado finos o gruesos pueden causar problemas. Siempre que sea posible, las piezas bien diseñadas deben tener un espesor de pared uniforme, y las paredes de cualquier pieza moldeada por inyección de plástico no deben tener un espesor inferior al 40-60 % del de las paredes adyacentes. Además, se deben respetar los rangos de espesores recomendados para el material seleccionado. En caso contrario, se pueden producir defectos como rebabas, rechupe y líneas de punto que afecten al aspecto estético de las piezas.

 

Sin ángulo de desmoldeo. El ángulo de desmoldeo —una inclinación que se aplica a las caras de la pieza para evitar que se raye al expulsarse del molde— es otra consideración importante que se debe tener en cuenta en el moldeo por inyección. Si no se añade ángulo de desmoldeo, se pueden producir marcas de arrastre, distorsión debido a las tensiones de expulsión y otros problemas. Por lo general, se necesita un grado de ángulo de desmoldeo por cada 25 mm de profundidad de la cavidad. El análisis del diseño resaltará las zonas que no tengan ángulo de desmoldeo para poder corregirlas.

 

 

Textura. En el caso de los elementos con textura, recomendamos aplicar mayores ángulos de desmoldeo para facilitar la expulsión de la pieza durante el moldeado y evitar defectos estéticos.

 

Radios. Añadir radios —bordes o vértices que se han redondeado— es un elemento habitual del proceso de fresado, tanto si se está fresando un molde como si se está mecanizando una pieza. En el análisis del diseño, resaltaremos en el modelo 3D los puntos en los que se producirán estos radios. Con el moldeo por inyección, en algunos casos añadiremos radios para facilitar el paso de la resina termoplástica a través del molde. En el caso de la fabricación aditiva, los radios no suelen ser motivo de preocupación, aunque es algo a tener en cuenta si se van a producir mayores cantidades de piezas moldeadas a partir de ese mismo diseño impreso en 3D.

 

Análisis de flujo del molde. Otro elemento del diseño de la pieza que analizamos para poder realizar una valoración temprana es cómo fluirá la resina a través del molde. Observará la presión de llenado indicada sobre la pieza con un código de color parecido a un arco iris. Le recomendaremos cambios en el diseño, como modificar el espesor de las paredes u otros elementos, para reducir la presión de llenado y facilitar el paso de la resina a través del molde. De este modo, evitaremos que se produzcan rebabas o que algunos elementos falten o no se formen por completo debido a que la pieza no se ha rellenado del todo. De nuevo, el análisis previo al inicio de la producción permite realizar modificaciones en caso necesario y acelerar el proceso de fabricación.

 

Material no eliminado. Si la pieza se va a mecanizar, es posible que observe esta consideración. Identificaremos qué porcentaje se fresará y qué partes quedarán sin fresar, apartándose del diseño original. En rojo se resaltarán las zonas en las que quedará material sin eliminar. En este punto, puede modificar el diseño o aceptarlo tal como está.

Posibilidad de tornear la pieza. Es posible que lo más adecuado para el diseño de la pieza sea el torneado CNC. Si este es el caso, se lo comunicaremos en el análisis del diseño pero, si lo prefiere, se utilizará el fresado. En el caso de las piezas cilíndricas, el torneado suele ser una buena opción y puede mejorar el acabado de la superficie. Además, nuestros tornos CNC, entre los que se incluye un torno Mazak avanzado, cuentan con herramientas motorizadas para elementos como orificios centrados, axiales y radiales.

Elementos roscados para el mecanizado CNC

Ahora aplicar roscas a las piezas mecanizadas es más fácil que nunca y se ha convertido en una de las peticiones más habituales de nuestros clientes de mecanizado. Dentro del análisis del diseño, puede resaltar y asignar fácilmente los agujeros que se deben roscar haciendo clic en el modelo 3D (en lugar de elegir entre una lista de agujeros) para ver de inmediato cuál es su coste.

Ofrecemos una selección limitada de roscas UNF, UNC y métricas junto con insertos de bobina y de llave (pero no suministramos ni instalamos los insertos). Tanto en las piezas fresadas como en las torneadas, los agujeros roscados se deben modelar con el diámetro adecuado; de todos modos, las opciones de roscado no son las mismas para las piezas fresadas que para las torneadas. Para obtener información detallada sobre las opciones de roscado mecanizado, consulte nuestra completa guía de roscado.

Ahora hemos integrado la revisión de la distribución de las boquillas y extractores en las piezas moldeadas directamente dentro del análisis del diseño antes de hacer el pedido. En la versión anterior de la plataforma, a veces era necesario intercambiar muchos mensajes para resolver esta cuestión, mientras que ahora esto se incluye directamente en el presupuesto. El objetivo es que el proceso de pedir las piezas sea lo más fácil posible.

En el análisis del diseño, se le pedirá que visualice la distribución de boquillas y extractores. En esta vista del modelo 3D, resaltaremos en amarillo y rojo dónde se situarán las boquillas y añadiremos notas a la izquierda de la pantalla detallando el tipo de boquilla utilizada (por ejemplo, boquilla de lengüeta o de colada) y explicando que se puede producir un pequeño vestigio en la superficie. Puede añadir comentarios sobre la distribución haciendo clic en una sección del modelo 3D o ir al siguiente paso, que es la colocación de los extractores.

Aquí se resaltan con círculos amarillos todas las zonas del modelo 3D donde se usarán extractores para expulsar la pieza del molde. Tenga en cuenta que los extractores suelen dejar pequeñas muescas en la superficie de las piezas. De nuevo, puede dejar un comentario sobre la distribución recomendada de los extractores o proceder a aprobar las consideraciones. Finalmente, puede descargar una revisión del diseño en PDF para visualizarla y marcar la casilla de aprobación cuando termine. Si ha añadido comentarios, se enviarán a nuestro equipo para que los revisen y preparen una nueva distribución.

Ofrecemos dos opciones de servicio de moldeo por inyección. La primera es más adecuada para clientes que necesitan una cantidad pequeña de piezas, normalmente para la creación de prototipos, mientras que la segunda va dirigida a aquellos clientes que necesitan un mayor número de piezas para la producción a pequeña escala (fabricación a la carta u ODM por sus siglas en inglés). Aunque los moldes en sí son similares, la cantidad de piezas, el mantenimiento durante la vida útil del molde, la documentación de control de calidad y el precio varían en función de la opción elegida. El servicio más adecuado en su caso dependerá de las necesidades del proyecto. Veamos rápidamente las ventajas de la fabricación a la carta y cómo seleccionar esta opción en el presupuesto.

Al solicitar un presupuesto, podrá elegir la vida útil del molde. Se ofrecen dos opciones: limitada o ilimitada. Puede seleccionar Lo decidiré más tarde, en cuyo caso podemos aconsejarle sobre cuál es la mejor opción de molde. Si quiere elegir la opción de fabricación a la carta, seleccione Ilimitada. A partir de ahí también puede seleccionar Cantidad de muestras e identificar si necesitará un molde de una sola cavidad o de varias cavidades (hasta ocho).

Para ayudarle a decidir, hemos creado una herramienta de curva de precios que compara las opciones de prototipado con las de la producción a la carta para que controle el precio y el coste total de propiedad de las piezas moldeadas en todo el ciclo de vida del producto. Al modificar la cantidad total, esto quedará reflejado en el precio de forma automática. Y como al fabricar mayores volúmenes se produce un ahorro de costes, la fabricación a la carta permite acometer la fase inicial antes de lanzarse a la fabricación a gran escala (fuera de Protolabs). Además, se ofrecen una serie de servicios secundarios que complementan el servicio de fabricación a la carta.

Por último, queremos hablar sobre las Revisiones propuesta por Protolabs (PPR), que tienen como objetivo ayudar a mejorar el diseño y la selección de materiales en las piezas moldeadas por inyección, así como acelerar el proceso de fabricación general. Las PPR son sugerencias de modificación en la geometría de la pieza para que el diseño se adecue a las capacidades de nuestro proceso de fabricación digital. Si la pieza necesita algunos cambios y requiere PPR, le enviaremos un modelo ya revisado que podrá ver dentro del análisis de diseño.

Por lo general, le proporcionaremos archivos STEP, IGES y SolidWorks dependiendo del modelo CAD original. Si está de acuerdo con el cambio y no queda ninguna modificación pendiente de resolver, puede aceptar las revisiones y tramitar el pedido. Si le gustan los cambios propuestos pero quiere realizar el pedido a partir de su propio archivo fuente, puede descargar el modelo CAD desde el presupuesto, editar su propio archivo fuente con los cambios propuestos en la PPR y volver a enviarlo. Es necesario volver a generar un presupuesto que se corresponda con la pieza, pero en principio el presupuesto actualizado se devolverá sin que se deban realizar cambios y ya se podrá pedir la pieza.

Si no está de acuerdo (o no puede aceptar) la PPR, puede resolver las consideraciones del diseño modificando la geometría de la pieza para que cumpla con la intención de dichas consideraciones y PPR, y volver a enviar la pieza, o puede ponerse en contacto con uno de nuestros ingenieros de aplicaciones llamando al +34 932 711 332 o enviando un correo electrónico a [email protected] para hablar sobre soluciones alternativas. Las PPR no tienen ningún coste, mientras que las geometrías revisadas tienen el mismo precio que cualquier otra pieza. En algunos casos, los cambios provocarán un aumento o reducción el precio. En la práctica, la mayoría de los cambios de precio producidos por revisiones menores de la geometría son insignificantes.

Esto es todo por hoy. Sabemos que hemos tratado muchos temas, y esperamos que le hayan ayudado a entender cómo funciona el análisis del diseño, interpretar nuestras valoraciones y aprovechar todas las funciones que le ofrecen nuestros presupuestos.

¿Tiene un proyecto? Cargue una pieza. Si todavía no está preparado, explore nuestro presupuesto de ejemplo para probar la plataforma y el análisis de diseño interactivo.