Как сделать прототип

При разработке продукта создание физического прототипа может помочь вам в исследованиях, тестировании, финансировании и многом другом. А благодаря поставщикам услуг быстрого прототипирования, таким как 3ERP, можно легко создать недорогой прототип в короткие сроки.

Однако некоторые компании откладывают создание прототипа просто потому, что не знают, с чего начать; они не знают, какие технологии или материалы использовать, или они не знают, с каким партнером по прототипированию работать.

К счастью, создать прототип с таким партнером, как 3ERP, просто и безболезненно. В этом руководстве рассматриваются основы создания прототипа и анализируются две широкие категории прототипов:концептуальные модели и функциональные прототипы. В нем также дается обзор того, как работает процесс быстрого прототипирования на заводе по производству прототипов.

Что такое быстрое прототипирование?

Прототип — это модель, эскиз, макет или ранняя версия физического продукта, созданная до производства, а быстрое прототипирование — процесс разработки прототипа в кратчайшие сроки.

Существуют разные причины, по которым компаниям может потребоваться разработка прототипа, и для его создания могут использоваться разные технологии:в 3ERP мы занимаемся обработкой с ЧПУ, 3D-печатью, формованием, литьем и изготовлением листового металла, а для некоторых прототипов требуется сочетание процессы, если они содержат несколько компонентов.

Быстрое прототипирование помогает компаниям быстрее вывести свой продукт на рынок. . Быстро создавая прототип, компания может ускорить такие процессы, как исследование рынка и механические испытания, в которых обычно требуются прототипы, и быстрее перейти к заключительным этапам разработки продукта.

Концептуальные модели

Фокус :визуальная привлекательность, передача основных идей, минимально возможная стоимость

Обычные процессы :3D-печать, обработка с ЧПУ, вакуумное литье, листовой металл и другое

Многие прототипы создаются для выполнения визуальной или эстетической функции. Прототипы такого рода не должны работать , но они должны давать точное визуальное представление о конечном продукте.

Прототип, созданный для визуальных целей, может называться концептуальной моделью, выставочным прототипом или похожим прототипом. Его можно использовать для демонстрации будущего продукта потенциальным инвесторам. или провести исследование рынка на потенциальных клиентов. Его также можно использовать для передачи идей другим внутренним отделам. в компании.

Поскольку концептуальные модели не обязательно должны быть функциональными, можно использовать определенные производственные процессы, которые нельзя использовать для производства конечной детали. Основное внимание уделяется созданию красивого прототипа по минимально возможной цене.

По этой причине 3D-печать иногда используется для концептуальных моделей:напечатанные детали могут быть недостаточно прочными для конечного использования, но их можно быстро изготовить в соответствии с высокими визуальными стандартами. Вакуумное литье также в основном используется для низкопрочных, визуально привлекательных прототипов. При этом обработка на станках с ЧПУ и изготовление листового металла часто могут быть дешевле и/или более подходящими для определенных проектов, и при этом существует большая степень гибкости.

Компании также могут использовать более дешевые материалы. для их концептуальной модели, поскольку материал не должен выдерживать нагрузки или выполнять механическую функцию. Однако для сохранения впечатляющего внешнего вида — например, чтобы недорогой пластик казался металлическим — профессиональная обработка поверхности может применяться.

Пример концептуальной модели

Функциональные прототипы

Фокус :проверка, механические испытания, подготовка к производству

Обычные процессы :обработка с ЧПУ, литье под давлением, листовой металл, другое

Прототипы также могут быть функциональными, а не просто визуальными. Функциональные прототипы обычно создаются для валидации физические аспекты продукта — например, выбор материала — или проведение механических испытаний . Их также можно использовать для демонстрации функции продукта для внутреннего персонала, клиентов, инвесторов и т. д.

Если функциональный прототип используется для тестирования, он может мало учитывать эстетику. Например, функциональные прототипы могут быть неокрашенными, незавершенными или не иметь определенных функций и деталей. Однако прототипы на поздних стадиях или перед производством могут содержать как функциональные, так и эстетические особенности, чтобы максимально приблизиться к конечному продукту.

Функциональные прототипы, проходящие механические испытания, как правило, должны изготавливаться с использованием материалов и процессов, близких к тем, которые используются в производстве, иначе испытания будут бесполезны.

Если прототип также должен пройти композиционные испытания металла, то выбор материала производственного класса имеет решающее значение. Производственные процессы, такие как обработка с ЧПУ и литье под давлением часто используются для создания функциональных прототипов, поскольку детали, напечатанные на 3D-принтере, часто не обладают необходимой прочностью и не будут отражать серийную деталь с точки зрения механических характеристик.

Для недемонстративных функциональных прототипов отделка поверхности должна применяться только в том случае, если она способствует функциональному назначению продукта, а покраска, нанесение брендинга и т. д. могут быть исключены.

Пример функционального прототипа

Быстрый процесс прототипирования

В 3ERP процесс быстрого прототипирования начинается после окончательного оформления заказа и получения всей необходимой информации и цифровых файлов.

Что произойдет дальше, в конечном итоге зависит от выбранного производственного процесса, который зависит от типа прототипа (концептуальная модель или функционал), необходимого материала и количества требуемых единиц. Каждый случай индивидуален, и мы можем работать с клиентом, чтобы определить наилучший подход для каждого заказа на быстрое прототипирование.

Независимо от процесса, прототипы проходят процедуры контроля качества, а затем проходят все необходимые этапы постобработки, такие как удаление вспомогательного материала и нанесение любых желаемых видов обработки поверхности, таких как анодирование или покраска.

Затем прототипы отправляются заказчику как можно скорее, чтобы он мог продолжить разработку своего продукта.

Ниже представлено описание различных процессов, которые мы используем для быстрого прототипирования.

ЧПУ

Мы можем быстро приступить к работе с прототипами, изготовленными на станке с ЧПУ, получив нужные материалы и отправив цифровой файл на станок с ЧПУ для фрезерования, токарной обработки, электроэрозионной обработки и т. д.

Обработка с ЧПУ хороша для быстрого прототипирования, потому что это одношаговый процесс:инструменты не требуются; сырье поступает, а прототип выходит. Это делает процесс очень быстрым, в дополнение к созданию прототипов высокого качества с высоким уровнем детализации.

Механическая обработка также универсальна. Этот процесс подходит для высококачественных металлов и пластмасс, а обработанные детали могут подвергаться различным поверхностным обработкам.

3D-печать

3D-печать, послойный аддитивный процесс, часто используется для концептуальных моделей, но редко для функциональных прототипов.

Однако следует учитывать различные формы 3D-печати:FDM, SLS и SLA для пластиковых деталей, SLM и DMLS для металлических деталей. Процессы металлического аддитивного производства позволяют производить высокопрочные детали с хорошими механическими характеристиками, поэтому их можно использовать для функциональных прототипов.

Преимущества 3D-печати включают сложную геометрию, низкие затраты и быстрое выполнение работ. Он больше всего подходит для единичных прототипов, а не для партий.

Вакуумное литье

Вакуумное литье, также называемое литьем под давлением, представляет собой недорогую альтернативу литью под давлением, которая намного более доступна, чем литье под давлением в небольших количествах. Поэтому он подходит для быстрого прототипирования, несмотря на низкие механические характеристики деталей.

Этот процесс в основном используется для концептуальных моделей, поскольку он обеспечивает высококачественную отделку поверхности, сравнимую или превосходящую литье под давлением.

Литье под давлением

Если прототипы изготавливаются методом литья под давлением, мы должны сначала изготовить пресс-форму, а это требует сложной разработки САПР с нашей стороны, где мы делаем перевернутую версию прототипа с необходимыми линиями разъема, литниками и т. д.

После того, как мы построили эту металлическую форму, с помощью быстрой обработки на обрабатывающем центре с ЧПУ, мы можем приступить к изготовлению пластиковых прототипов.

Из-за этой дополнительной стадии производства литье под давлением действительно рентабельно только тогда, когда требуется большое количество прототипов (см. Соображения экономии за счет масштаба ниже). Однако у него много преимуществ:отличное качество поверхности, хорошая прочность и сходство с конечными деталями.

Изготовление листового металла

Прототипы из листового металла могут быть изготовлены из различных металлов в кратчайшие сроки. Эти прототипы часто похожи на детали для конечного использования и могут использоваться для тестирования.

Изготовление листового металла подходит для определенных продуктов, таких как кронштейны, корпуса и панели, и обычно не используется взаимозаменяемо с другими процессами производства металла.

Соображения экономии масштаба

Выбор производства часто зависит от количества необходимых единиц. Иногда необходимо пойти на компромисс и выбрать другой процесс, если количество единиц не имеет экономического смысла.

Хотя есть много исключений, эта таблица дает приблизительное представление о количестве устройств, подходящих для определенных процессов. (Изготовление листового металла исключено, поскольку детали и прототипы из листового металла обычно разрабатываются специально для обработки листового металла.)

	Металлические прототипы	Пластиковые прототипы
ЧПУ	1–100	1–100
3D-печать	1–10	1–10
Литье под давлением	100+	100+
Вакуумное литье	н/д	1–100
Металлическое литье	100+	н/д

Как сделать прототип, шаг за шагом

Концептуализация

Первым этапом создания прототипа, перед его проектированием, является определение того, что требуется. На этом этапе могут потребоваться исследования рынка и мозговой штурм потенциальных требований.

Дизайн

Если только грубый макет ручной работы — это все, что нужно, для разработки прототипа требуется программное обеспечение САПР. CAD позволяет точно повторять и легко модифицировать, а файлы можно преобразовывать в машиночитаемый формат для мгновенного производства. Тем, у кого нет опыта проектирования, могут потребоваться профессиональные услуги по разработке продукта.

Выберите материал, технологию, отделку

Материал, технология и отделка поверхности должны учитываться с самого начала, поскольку эти факторы будут влиять на дизайн САПР. Однако окончательный выбор можно сделать уже после этапа проектирования.

Построить

Рабочий файл САПР и список материалов, технологий и отделки поверхности следует отправить специалисту по прототипированию, который затем может приступить к изготовлению прототипа.

Прототип снова

После того, как прототип выполнил свою задачу, может возникнуть необходимость в разработке другого, в зависимости от текущего этапа графика разработки продукта. Например, после утверждения концептуальной модели может появиться механический прототип.

Компания 3ERP специализируется на быстром прототипировании и работает с широким кругом клиентов во многих отраслях. Свяжитесь с нами, чтобы получить бесплатное предложение.