Prototipatge ràpid i fabricació digital

Explica què és el prototipatge ràpid i per què convingui fabricar i provar un prototip abans de llançar la producció en sèrie d'un producte.

Aquestes etapes del procés d'impressió 3D per deposició de filament fos (FDM) estan desordenades: (a) imprimir la peça capa a capa, (b) modelar la peça en un programa CAD, (c) retirar suports i repassar l'acabat, (d) laminar el model amb un programa «slicer» que genera les trajectòries. Ordena-les i explica què es fa en cadascuna.

Explica què és un fitxer STL, quin programa el genera (el CAD en exportar el model) i quin altre programa el converteix després en instruccions per a la impressora 3D.

En la impressió FDM, què és l'alçària de capa? Explica com influeix en el temps d'impressió i en l'acabat de la superfície de la peça.

Explica què és el reblert (infill) d'una peça impresa en 3D i per què una peça al 100 % de reblert no sempre és necessària (pes, temps i material que consumeix enfront de la resistència que aporta).

Una peça de $60\ \text{mm}$ d'alçària s'imprimeix amb capes de $0{,}2\ \text{mm}$ i cada capa triga uns $30\ \text{s}$. (a) Calcula quantes capes tindrà i el temps total d'impressió, expressat en hores. (b) Calcula el nou temps si es redueix l'alçària de capa a $0{,}1\ \text{mm}$. (c) Comenta què es guanya i què es perd amb aquest canvi.

Explica què és una fresadora de control numèric (CNC) i quina és la diferència fonamental del seu procés enfront d'una impressora 3D (treure material d'un bloc enfront d'afegir capes).

Explica què és el tall per làser, quins materials típics d'un taller escolar pot tallar (cartó, fusta, metacrilat) i un avantatge enfront de tallar aquestes peces a mà.

Distingeix entre fabricació additiva, fabricació sostractiva i conformat de materials, i posa un exemple de tècnica i de producte per a cadascuna de les tres.

Dissenyaràs una funda de mòbil per fabricar-la en sèrie. Descriu la cadena de prototips que faries abans de pagar el motlle d'injecció (maqueta de cartó, prototip imprès en 3D, petita sèrie de validació) i què valida exactament cada prototip (mida, encaix, ús real, procés).

Una petita empresa vol fabricar 200 empunyadures personalitzades per a bicicleta. Analitza si li convé produir-les amb impressió 3D o amb emmotllament per injecció, tenint en compte el cost per peça, el cost del conjunt d'eines inicial, els temps i la possibilitat de personalitzar, i conclou amb una recomanació.

Una empresa compara produir una peça per impressió 3D ($1{,}20\ \text{€}$ per peça, sense conjunt d'eines) o per injecció de plàstic (motlle de $900\ \text{€}$ més $0{,}40\ \text{€}$ per peça). (a) Calcula el cost total de cada opció per a 300 peces. (b) Calcula a partir de quantes peces compensa el motlle. (c) Decideix quin procés triaries per a 300 i per a 2000 peces, justificant la teva decisió amb els números.