¿Qué es el desarrollo de productos 3D? Guía para la fabricación moderna

La mayoría de los productos comienzan como una idea para resolver un problema o responder a una necesidad no satisfecha. En esta fase inicial de desarrollo del producto, los equipos de ingeniería y productos estudian la demanda del mercado, los comentarios de los clientes, las brechas de la competencia y la viabilidad técnica para comprender claramente el problema con todo detalle si así lo desea. El objetivo es determinar si con la idea propuesta se puede resolver el problema o responder a la necesidad no satisfecha y convertirse en un producto completamente funcional que pueda ser diseñado, fabricado y comercializado de manera rentable sin salirse del presupuesto y en el plazo necesario. 

Normalmente, esto da como resultado un documento de requisitos del producto que define cómo debe funcionar el producto y sus cotas deseadas, restricciones de material y otros requisitos de diseño. Este documento se convierte en la referencia de trabajo para las decisiones posteriores, lo que ayuda a los equipos a mantenerse coordinados a medida que el producto pase del concepto al diseño, a la validación y a la fabricación.

Una vez definidos los requisitos del producto, los equipos empiezan a transformar esos requisitos en posibles diseños. Los ingenieros pueden crear modelos conceptuales en 3D iniciales para comparar diferentes formas de resolver el problema. En esta fase, los modelos que se proponen no son definitivos: se utilizan para estudiar la forma, el tamaño, las relaciones entre los componentes y el comportamiento mecánico básico antes de comprometerse con un diseño detallado.
A continuación, se realiza un análisis comparativo de cada uno de los conceptos con respecto a los requisitos originales. Los equipos comparan el potencial de rendimiento, las opciones de materiales, el coste estimado, la viabilidad de la fabricación y la viabilidad general. El objetivo es seleccionar uno o dos conceptos potentes para avanzar finalmente con un concepto que será el que se diseñe y fabrique en su totalidad.

Después de seleccionar un concepto, el diseño se detalla en CAD 3D. Los ingenieros crean modelos de piezas y ensamblajes precisos con definición de cotas, tolerancias, materiales e intención de diseño. La intención de diseño es el pensamiento de ingeniería que hay detrás de un producto, por ejemplo, cómo se supone que debe funcionar, cómo se relacionan sus piezas entre sí y cómo debe responder cuando cambie el diseño. Los distintos componentes se reúnen en un modelo de producto digital completo, lo que permite a los equipos de desarrollo de productos comprobar el montaje, las holguras, el movimiento y los posibles problemas de interferencias antes de fabricar nada.

Esta etapa es fundamental porque en ella se establece la definición del producto que sirve de guía al resto del proceso de desarrollo. Los modelos en 3D detallados, los dibujos en 2D, las listas de materiales y las especificaciones técnicas respaldan la simulación, la creación de prototipos, las herramientas, el abastecimiento y la fabricación. Cuando los datos de CAD son precisos y completos, los equipos de desarrollo de productos reducen las modificaciones, controlan los costes y hacen que el producto avance hacia la producción de forma más sencilla y con más confianza.

Un prototipo virtual es la versión digital de un producto físico. Antes de crear un prototipo físico, los equipos de ingeniería pueden probar el modelo 3D mediante simulación en un entorno virtual. En el software de simulación se utilizan métodos numéricos para modelar condiciones físicas reales, como cargas estructurales, transferencia de calor, flujo de fluidos, vibración y fuerzas de impacto, ayudando a los equipos a evaluar cómo funcionará probablemente un diseño antes de que comiencen las pruebas físicas. Los ingenieros pueden encontrar y reparar áreas de mejora y evaluar si un producto cumple sus requisitos de rendimiento antes de fabricar las piezas.

En lugar de detectar problemas una vez comenzado el mecanizado, la fabricación o la producción, los equipos pueden realizar cambios digitalmente mientras un modelo en 3D se pueda modificar fácilmente. Esta etapa desempeña un papel importante en la mejora de la seguridad, la durabilidad, la calidad y la preparación normativa del producto, al tiempo que ayuda a evitar costosos errores de fabricación. 

Echemos un vistazo a una empresa que está beneficiándose del desarrollo de productos en 3D.