El utillaje rápido, también conocido como utillaje prototipo, molde prototipo y utillaje blando, le permite obtener piezas de forma rápida y económica. Se distingue por un ciclo de moldeo corto, bajo costo de moldeo, proceso simple y fácil promoción. Además, las herramientas rápidas pueden satisfacer demandas funcionales específicas y al mismo tiempo proporcionar buenos beneficios económicos integrales. 

La técnica de herramientas rápidas se utiliza a menudo para probar el diseño y la funcionalidad de una pieza antes de que entre en producción en masa. Continúe leyendo para explorar los conceptos básicos de las herramientas rápidas, desde su definición hasta sus diversas aplicaciones y beneficios.

El utillaje rápido es un proceso de fabricación de moldes o herramientas que ayuda a utilizar técnicas y equipos especializados para crear rápidamente prototipos y piezas de calidad de producción. A menudo se utiliza para crear moldes, matrices y otras herramientas utilizadas para producir piezas de plástico o metal. Las herramientas rápidas pueden crear prototipos y piezas de producción para diversas industrias, incluidas la automotriz, aeroespacial, médica y de productos de consumo.

Una de las principales ventajas del herramental rápido es que reduce el tiempo y el costo de producción. Debido a que las herramientas rápidas son rápidas y fáciles de replicar, las herramientas terminadas requieren menos stock. Sin embargo, las desventajas son que es menos preciso y reduce la vida útil del producto. Las herramientas rápidas son un método excelente para desarrollar pedidos de lotes pequeños en el diseño de procesos, marketing y evaluación de productos.

Las herramientas rápidas son moldes temporales que se utilizan para producir prototipos, piezas de bajo volumen o resinas de fundición. Algunos materiales comunes utilizados para herramientas rápidas incluyen caucho de silicona,  uretano, yeso y metales.

Las herramientas rápidas le permiten obtener piezas de proyecto de forma económica y rápida. A medida que crece la demanda de herramientas baratas, la gente busca más métodos para fabricar herramientas y moldes rápidos. Según los diferentes métodos de fabricación de moldes, el mecanizado rápido se puede dividir en directo e indirecto.

El mecanizado rápido y directo crea inserciones de moldes reales para núcleos y cavidades. La fortaleza del proceso es su capacidad de fabricar herramientas con geometrías antes inalcanzables. Un ejemplo es la técnica de enfriamiento conforme. En esta técnica, los canales de enfriamiento internos siguen el contorno de las cavidades del molde, lo que mejora la uniformidad de la pérdida de calor de un molde y reduce la duración del enfriamiento en aproximadamente un 66 %.

En la producción de tiradas cortas, esta forma de herramientas rápidas le permite construir un molde o herramienta extremadamente rápido y comenzar a fabricar productos a partir de él casi de inmediato. Es particularmente ventajoso para la fabricación de tiradas cortas ya que no es necesario que la herramienta sea muy resistente o duradera. Este molde puede producir hasta 5.000 piezas, dependiendo de los materiales utilizados y la complejidad del diseño.

El utillaje directo implica los siguientes pasos:

Paso 1: Utilice el software de diseño asistido por computadora (CAD) para crear un modelo de la herramienta o molde.

Paso 2: Envíe el archivo a una máquina o impresora para fabricar el molde o herramienta real utilizado para fabricar prototipos. Puede ser un proceso sustractivo, en el que una máquina CNC corta materia prima para obtener la forma deseada, o un proceso aditivo, en el que una impresora 3D construye la forma deseada desde cero.

Paso 3: La herramienta o molde fabricado se puede utilizar directamente para producir prototipos.

1. Fabricación más rápida y plazos de entrega más cortos (puede fabricar herramientas o moldes en tan solo unos días o semanas)

2. A veces requiere menos recursos.

3. Implica menos pasos.

4. La gente puede usar un molde o herramienta para hacer más de un prototipo.

5. Extremadamente flexible, puede crear rápidamente muchos moldes o herramientas a medida que cambia su diseño.

1. La mayoría de las veces, los prototipos fabricados con este método no son tan resistentes y duraderos como los fabricados con el método de herramientas rápidas indirectas.

2. Sin un patrón maestro, puede ser necesario construir muchas herramientas o moldes en diferentes materiales, lo que podría dar lugar a errores o disparidades en las dimensiones de la herramienta o del molde.

3. Si la herramienta o molde se rompe o deseas probar material nuevo, debes reiniciar todo el proceso.

4. Puede que no funcione para diseños o materiales complicados que necesitan un molde o una herramienta duraderos para crear detalles intrincados.

5. Esto podría aumentar el costo de desarrollar un nuevo producto, especialmente si tiene que fabricar más moldes o herramientas para cada nueva iteración del diseño.

Las herramientas rápidas indirectas utilizan patrones maestros generados por fabricación aditiva para crear un molde o matriz. Hay varias tecnologías disponibles, la más frecuente de las cuales son las técnicas de “herramientas blandas”. Las técnicas de herramientas blandas utilizan moldes de silicona para piezas de plástico y como modelos de sacrificio para fundición a la cera perdida de piezas metálicas.

Las herramientas rápidas indirectas están destinadas a probar y experimentar.  Por ejemplo, las herramientas rápidas indirectas son una solución excelente cuando ya se tiene un diseño detallado y se desea probar diferentes materiales. Esto se debe a que le permite construir fácilmente varias herramientas de prueba y moldes a partir del mismo patrón maestro.

El utillaje indirecto es la segunda forma de utillaje rápido. Las herramientas indirectas implican los siguientes pasos:

Paso 1: Utilice el software CAD para crear un modelo de la herramienta o molde maestro.

Paso 2: Envíe el archivo a una máquina o impresora para hacer un molde maestro o una herramienta llamada patrón. Este patrón maestro suele ser bastante duradero.

Paso 3: Crea más moldes o herramientas según el patrón maestro. Puede fabricar nuevos moldes o herramientas a partir de diferentes materiales con distintas propiedades. El patrón maestro se puede utilizar para herramientas duras (herramientas construidas con materiales resistentes o resistentes) o herramientas blandas (herramientas menos robustas). Un único patrón maestro puede crear varias herramientas o moldes en cantidades grandes o pequeñas, que luego pueden usarse para crear más prototipos.

1. El patrón maestro es extremadamente robusto y duradero y rara vez se rompe durante el proceso de creación del prototipo.

2. Probablemente sólo necesitarás un patrón maestro (a menos que tu diseño cambie).

3. Debido a que todas las herramientas y moldes diferentes se basan en el mismo patrón maestro, hay menos variación entre ellos.

4. Es ideal para experimentar con diversos materiales, ya que puede crear herramientas o moldes que funcionen mejor con un determinado material o proceso de creación de prototipos.

5. Puede producir herramientas duras o blandas dependiendo de las demandas del cliente. Las herramientas blandas se pueden utilizar para diseños simples o pruebas de prototipos rentables, mientras que las herramientas duras son adecuadas para diseños sofisticados.

1. El tiempo de producción es algo más largo en comparación con el mecanizado rápido directo.

2. Se trata de un paso intermedio, que podría generar mayores costes.

3. Puede que sea necesario utilizar materiales de mayor calidad para crear un patrón maestro robusto y duradero.

4. Esta no siempre es una solución adecuada si prevé que su diseño cambiará drásticamente durante la etapa de creación del prototipo.

5. Esto no es necesariamente esencial para diseños simples que no requieren alta precisión o exactitud dimensional.

Personalización del molde

El uso de herramientas rápidas puede ayudarle rápidamente cree moldes personalizados con cualquier dimensión. Los moldes fabrican piezas con diferentes grados de materiales y probar sus propiedades y calidad, ayudándole a elegir el el material adecuado antes de lanzar un nuevo producto al mercado.

Tiempo de comercialización más rápido

El ciclo de desarrollo de productos en métodos de mecanizado convencionales puede abarcar numerosos procesos y tecnologías de producción. Esto puede agregar tiempo a cada paso y hacer que se tarde más en pasar del diseño al producto real.

Las herramientas rápidas necesitan menos pasos que los métodos de herramientas convencionales. Cuanto antes termines el prototipo y la creación de prototipos, antes podrás terminar tus diseños y entregárselos a tus clientes.

Reducir los costos

Cuanto más dure el ciclo de desarrollo del producto, mayor será el costo. Los beneficios de velocidad de las herramientas rápidas pueden ahorrar dinero a las empresas con el tiempo.

Menos consumo de recursos

Las herramientas rápidas implican recursos extremadamente bajos para la creación de prototipos o la producción. Por ejemplo, puedes crear numerosos prototipos con una sola herramienta o molde.

Prueba de parámetros de proceso

También se pueden utilizar herramientas rápidas en la fase de producción para probar los parámetros del proceso. Por ejemplo, diferentes velocidades de inyección y temperaturas del molde durante el moldeo por inyección pueden alterar la calidad de la pieza. En este caso, el uso rápido de herramientas puede brindar a los ingenieros y diseñadores más control de medición sobre la pieza final.

Pruebe el diseño y la funcionalidad a fondo

Las herramientas rápidas le permiten crear varios prototipos o moldes rápidamente. También le permite experimentar con nuevas ideas y modificar las antiguas. Esto evitará muchos problemas que pueden surgir en fases futuras de producción de gran volumen.

Herramientas blandas: Las herramientas blandas generalmente utilizan moldes de silicona y el proceso de fundición de uretano. Al igual que las herramientas rápidas, las herramientas blandas se utilizan principalmente en la creación de prototipos, herramientas de puentes y fabricación de bajo volumen. Los patrones para la fundición de uretano se fabrican frecuentemente mediante impresión 3D.

Herramientas duras: En el moldeo por inyección, herramientas duras son sinónimo de herramientas metálicas. Los procesos rápidos de elaboración de herramientas pueden fabricar herramientas duras principalmente a partir de aluminio. Las herramientas duras son más duraderas y capaces de manejar grandes volúmenes de producción. Sin embargo, cuesta más que las técnicas de herramientas suaves o rápidas, lo que la hace más adecuada para la producción en masa.

A continuación se detallan las diferencias entre herramientas blandas y herramientas duras.:

Durabilidad: Las herramientas duras están hechas de materiales duraderos como acero o aluminio y están diseñadas para soportar altos niveles de tensión y uso repetido. Las herramientas blandas, por otro lado, están hechas de materiales más flexibles, como espuma, caucho u otros compuestos adecuados, y están diseñadas para un uso a corto plazo.

Costo: Las herramientas duras suelen ser más caras que las herramientas blandas, ya que requieren el uso de materiales costosos y procesos de mecanizado complejos. Las herramientas blandas suelen ser una alternativa más rentable, ya que se pueden producir de forma rápida y económica, lo que las hace ideales para la creación de prototipos y tiradas de producción de bajo volumen.

● Creación de moldes: se pueden crear moldes tanto metálicos como no metálicos utilizando herramientas rápidas.

● Creación de formas y núcleos de fundición: la aplicación SLS es la tecnología más reciente creada en el campo de las formas y núcleos de fundición en arena.

● Otras aplicaciones de herramientas rápidas incluyen la fabricación de electrodos para electroerosión, sellos de marcado, patrones híbridos para fundición y herramientas de astillado.