FINIS prototipa gafas de natación con impresión 3D 100 % de silicona

FINIS, Inc. es conocida por desarrollar productos de vanguardia que se han ganado la confianza de nadadores de todos los niveles de habilidad gracias a su calidad y su rendimiento excepcionales. Esta empresa de California está dedicada a realizar avances continuamente en los innovadores productos que ofrece, estando muy atenta a los cambios en los requisitos de los nadadores y entrenadores.

David Beittel es un diseñador sénior de FINIS que dirige el grupo de desarrollo de productos. Junto con su equipo, empezó a usar la impresión 3D con filamento para el prototipado rápido, pero no tardó en darse cuenta de que había una necesidad de piezas más detalladas e isotrópicas. Aunque siguen usando la impresión con filamento en su proceso de desarrollo, recurrieron a las impresoras 3D de estereolitografía (SLA) para prototipos similares a piezas de producción y quedaron impresionados con "la increíble variedad de materiales". A pesar de ello, dado que sus principales líneas de productos incluyen aletas, gafas y equipamiento de entrenamiento para natación, lo único que les faltaba era una silicona pura y resistente para fabricar piezas que fueran cercanas a los materiales de producción finales. 

Anteriormente, solían fundir piezas de silicona en moldes, que requerían mucho trabajo manual y generaban largos tiempos de espera. Ahora, cuentan con las impresoras 3D de resina Form 3+ y la nueva Silicona 40A Resin, la primera resina 100 % de silicona accesible para piezas blandas, flexibles y resistentes, lo que les permite realizar modificaciones rápidamente e imprimir prototipos funcionales por la noche.

Al realizar los ensayos internos de la empresa dentro y fuera del agua, el equipo destaca la impresionante estanqueidad del material y su incomparable resiliencia de rebote, que son muy superiores a los de los materiales de impresión 3D que solo imitan la silicona. El grupo de desarrollo de productos está encantado con que la elasticidad de la Silicone 40A Resin haga que se acerque considerablemente a las características del material final de producción, lo que la convierte en una herramienta muy valiosa para refinar los diseños de los productos y hacer que el rendimiento sea óptimo durante todas las etapas del proceso de desarrollo.

Normalmente, para realizar una producción en masa de sus piezas de silicona, el equipo optaría por el moldeo por inyección o el moldeo por compresión. Estos métodos tradicionales conllevan usar costosas herramientas de acero y tiempos de espera largos, que a menudo son de meses. Por eso, suelen externalizar las fundiciones de uretano para los prototipos en beta y las piezas previas a la producción durante el desarrollo de productos. Aunque este enfoque es popular para producir decenas de piezas, sigue requiriendo entre dos y tres semanas de espera, lo que limita las posibilidades del prototipado y las iteraciones rápidas de diseño. 

Para superar este desafío, integraron la impresión 3D en el ciclo de desarrollo, lo que les permite refinar los diseños y realizar ensayos internos antes de confirmar el uso de utillaje rápido para ensayos con usuarios. Por consiguiente, ahora pueden llevar a cabo numerosos ciclos de "diseñar, probar y revisar" para desarrollar productos mejores.

Mientras desarrollaba sus nuevas gafas inteligentes, el equipo de FINIS, Inc. se encontró con un problema al prototipar las nuevas juntas. El pequeño módulo que cuenta los largos, el ritmo de brazadas y los tiempos parciales, diseñado para encajar en las gafas, se debe poder encender y apagar con facilidad. Por eso, el desafío era crear una junta con un botón integrado que se alineara con el botón del módulo sin dejar de ser estanca.

Antes de pasar a la fundición de uretano para sus ensayos de fase beta, el equipo necesitaba realizar iteraciones del diseño: "el botón era una complicación en el diseño, difícil de prototipar", dice Beittel. Anteriormente, el equipo recurría a la impresión 3D con la Elastic 50A Resin para desarrollar prototipos de esta nueva junta. Sin embargo, los materiales de impresión 3D similares a la silicona no tienen suficiente elasticidad y no rebotan como las siliconas de verdad. Aunque la Elastic 50A Resin funcionaba bien para los prototipos iniciales, necesitaban un material que se acercara a la silicona final de producción. "Para las juntas, necesitábamos un material de prototipado rápido con algo de elasticidad. Otros materiales se doblan y se flexionan, pero no rebotan como la silicona".

Cuando Beittel y su equipo se hicieron con la Silicone 40A Resin, los prototipos mejoraron cada vez más. El nuevo material tiene una resiliencia de rebote considerablemente mejor y es muy cercano al material de producción. Usaron la junta impresa con la Silicone 40A Resin para ensayos internos y el equipo quedó sorprendido por lo bien que se sellaba alrededor del ojo y lo estanco que era el material. Beittel dice que "fue una buena validación al final que pudiera reemplazarlo por las primeras piezas salidas de una herramienta de producción y que los resultados fueran muy comparables".

Uno de los productos más populares de FINIS, Inc. es el reproductor MP3 de conducción ósea subacuático. Al ver lo querido que era, el equipo se propuso explorar una versión menos voluminosa que fuera "por encima de la oreja". Un desafío con el que se encontraron era la ligera inestabilidad de los cascos cuando los nadadores realizan movimientos vigorosos como impulsarse desde la pared o hacer virajes. Para superar este escollo, Beittel y su equipo intentaron mejorar el producto desarrollando un pequeño añadido de silicona que estuviera bien unido a los cascos, permitiendo que la cinta de las gafas pase por ellos y aporte más estabilidad.

El grupo de desarrollo de productos probó diversas iteraciones impresas en 3D para obtener un resultado satisfactorio. "Hicimos pequeñas modificaciones para ver cuál era la más fácil de poner para el usuario, cuál funcionaba bien en la piscina", dice Beittel. Anteriormente, utilizaban materiales del catálogo de Formlabs que eran similares a la silicona, pero descubrieron que no tenían la flexión necesaria para caber por los agujeros y que los cascos se mantuvieran bien sujetos, además de que estos materiales también eran más propensos a los desgarros.

La elasticidad y la durabilidad de la Silicone 40A Resin mejoraron mucho el proceso de prototipado, respondiendo de forma eficaz a estos desafíos. Beittel añade que para él es importante conocer el aspecto, el tacto y el comportamiento del material, para ver si es lo bastante cercano al material de producción. Le agrada que el material no se asiente y que mantenga su forma original después de un uso repetido.

Sin la impresión 3D, habrían elegido el moldeo por inyección con una herramienta pequeña y modificado el molde de ser necesario. Sin embargo, esto habría ralentizado considerablemente el proceso, con al menos un mes de espera para cada iteración. Beittel destaca que la Silicone 40A Resin les permite avanzar rápidamente por el ciclo de desarrollo, tomando decisiones rápidamente, produciendo las piezas con agilidad y realizando en poco tiempo los ensayos. 

De este modo, el equipo puede determinar la forma de los modelos y asegurarse de que funcionan bien antes de pedir las herramientas de producción finales. "En cuanto empiezas a trabajar con utillaje, tienes limitaciones. Puedes hacer algunos cambios, pero tienden a ser lentos, caros y a reducir la calidad de la herramienta".

Otra aplicación que dependía mucho de la elasticidad de la Silicone 40A Resin eran las aletas de sirena, cuya popularidad ha crecido mucho en los últimos años. A medida que cada vez más gente se une al "mundo de las sirenas", como lo llama Beittel, es crucial que la empresa de equipamiento de natación sea capaz de seguir las tendencias y adaptarse a las tallas de pie más grandes de los sirenos que ahora nadan con las sirenas. El equipo quería poner a prueba el mercado antes de fabricar en masa varias versiones de este producto. Para hacerlo, el grupo de desarrollo de productos ideó una extensión de la correa que se puede añadir al espacio de los pies para dar cabida a todos los tipos de pie.

Como en el caso anterior, el equipo probó primero los demás materiales flexibles antes de acceder a la Silicone 40A Resin y no hubo discusión: el nuevo material los superaba ampliamente. Aunque la Flexible 80A Resin y la Elastic 50A Resin son excelentes para el prototipado inicial y las iteraciones de diseño, carecen de la capacidad de soportar repetidamente tensiones y esfuerzos, por lo que se desgarraban durante los ensayos. En cambio, la elasticidad de la Silicone 40A Resin no tiene rival.

"Disponer de una impresora SLA en nuestras instalaciones por este precio es increíble. Nunca imaginé que podría tener algo así", dice Beittel. 

Incorporar la Silicone 40A Resin en su proceso de trabajo dio al grupo de desarrollo de productos de FINIS la capacidad de acelerar las fases de prototipado. A Beittel le encantó ver que el nuevo material funcionaba bien para prototipos funcionales y para los ensayos internos de las juntas de las gafas y muchas otras piezas de goma, gracias a sus propiedades mecánicas excepcionales.