Como a prototipagem rápida está revolucionando o mercado de diagnósticos
Uma lição aprendida no início da pandemia de COVID-19 é que o cenário do mercado de diagnósticos pode mudar da noite para o dia. A criação de novos dispositivos de diagnóstico requer muito tempo, paciência, esforços e recursos, ainda que, para permanecer competitivo no mercado, um desenvolvedor precise passar rapidamente pelo processo de prototipagem para garantir que um dispositivo, quando lançado, mantenha a relevância e atenda tanto aos requisitos regulatórios quanto às necessidades do usuário final. "Protótipos são peças físicas ou conjuntos que vão se aproximando do design final a cada iteração. Começando com maquetes conceituais que levam à construção de um protótipo funcional, cada versão sucessiva é um passo em direção à engenharia completa de um design final."
O desenvolvimento de um produto exige vários ciclos de prototipagem para criar, revisar e refinar um resultado que atenda às especificações do usuário final. Mesmo com a prototipagem rápida, muitos aspectos podem dificultar o progresso ou aumentar os custos de desenvolvimento. Felizmente, várias tecnologias permitem que os desenvolvedores de produtos aproveitem mais do processo de prototipagem internamente e gastem menos tempo e dinheiro para passar pelos estágios iniciais de otimização.
Impressão 3D e fabricação aditiva
O resultado de utilizar fornecedores externos pode ser longos prazos de entrega e custos mais altos por causa da fila de espera e do envio. Com o recente surgimento de impressoras 3D, os engenheiros agora podem produzir interna e rapidamente protótipos de plástico ou metal, sem a necessidade de terceirização ou compra de ferramentas caras a cada iteração. Nesse processo aditivo, o material é sobreposto em camadas, que transformam os dados 3D em um objeto físico. Todo o processo pode levar de minutos a horas, dependendo da complexidade do projeto, o que possibilita avaliar múltiplas iterações em um único dia. A impressão 3D não apenas acelera o fluxo de trabalho e elimina gargalos, mas também gera protótipos reprodutíveis de qualidade tão alta que são bons o suficiente para o produto final.
Por essa razão, muitas empresas, entre elas a GE, estão usando a impressão 3D para fabricar produtos, em um processo conhecido como fabricação aditiva. Esse processo está se popularizando à medida que a tecnologia avança e os preços dos equipamentos caem. Ao utilizar a impressão 3D para produção e fabricação de protótipos, os engenheiros podem escolher os materiais ao longo de todo o processo de prototipagem, garantindo que os protótipos funcionais atendam aos requisitos da indústria para a aplicação desejada.
No entanto, a impressão 3D não é adequada para todas as aplicações. Materiais usados em dispositivos médicos geralmente precisam ser biocompatíveis, porque, muitas vezes, entram em contato com o corpo humano. E a tensão superficial das peças impressas em 3D pode ser diferente da peça final moldada de produção, o que torna a impressão 3D uma opção inviável. Isso significa que há uma lista limitada de plásticos ou metais adequados para essa aplicação, materiais esses que também podem ter um método de fabricação preferencial. Nesse caso, as alternativas empregadas durante a prototipagem rápida devem ter características semelhantes às do material final. Durante os ciclos de prototipagem rápida, é essencial incorporar o mais cedo possível qualidades como força, elasticidade, durabilidade e resistência à temperatura, umidade e impacto.
Placas de ensaio
Tecnologias rápidas de prototipagem, como a da placa de ensaio, também podem diminuir o preço de cada protótipo e eliminar a exigência inicial do uso de equipamentos caros, diminuindo até mesmo o tempo de desenvolvimento geral. As placas de ensaio, também conhecidas como placas de protótipo ou placas de ensaio sem solda, são placas plásticas finas usadas para conter os componentes eletrônicos que são conectados. Os componentes são conectados à placa, criando padrões de circuito que podem ser reorganizados sem danificar os componentes. Ao contrário da placa de circuito impresso, as placas de ensaio não exigem solda e, por isso, não há necessidade de um software CAD caro ou equipamentos de solda até o estágio funcional do protótipo. Essas ferramentas não são ideais para produtos comerciais ou circuitos complicados, mas são úteis para a maioria das aplicações, podendo ser reutilizadas em diferentes projetos.
Os desenvolvedores precisam monitorar o desempenho dos protótipos ao longo de todo o processo de projeto para garantir que o produto final atenda às especificações do usuário final. A caracterização do teste é uma especificação de linha de base do desempenho usada como ponto de referência durante a prototipagem rápida cujo papel vital é manter o programa de desenvolvimento nos trilhos. As especificações ajudam os desenvolvedores a verificar se as alterações feitas em um novo protótipo não afetaram negativamente o desempenho.
Cupons de teste
Os cupons de teste avaliam um recurso isolado, específico e de alto risco do produto final, considerando as capacidades, dimensões ou aspectos de design que afetam o desempenho final. Encontrar maneiras de montar os componentes para testes na placa de ensaio é um aspecto crucial para alcançar protótipos que possam ser tesados. Criados usando métodos de prototipagem, os cupons de teste são montados usando métodos rápidos de montagem e testados em placas de ensaio, garantindo a velocidade e a qualidade deles. O foco dessas ferramentas integradas é a resistência, soldagem, corrosão, conectividade elétrica ou fabricação. Por exemplo, cupons de teste podem avaliar a qualidade de um processo de fabricação de uma placa de fiação impressa. Nesse caso, o cupom de teste representa as condições reais da placa para chapeamento, gravação e laminação. Há um cupom em cada extremidade, para verificar a qualidade da fabricação em todo o painel. É possível incorporar vários cupons para testar diferentes variáveis.
Conclusão
A pandemia tornou evidente que ferramentas como placas de ensaio e impressoras 3D capacitam os desenvolvedores a fazer mais do trabalho de desenvolvimento inicial internamente e o avanço dessas tecnologias tem realmente revolucionado o avanço da indústria. Ao incorporar cupons de teste nos protótipos e caracterizar o desempenho e as especificações de materiais logo no início, os desenvolvedores também têm sido capazes de simplificar o processo de transferência de fabricação. A prototipagem rápida tem se mostrado inestimável para o desenvolvimento de dispositivos de diagnóstico, tornando o processo mais econômico e eficiente.
