Ключевые элементы физического прототипирования для разработки продукта

Разработка любого продукта начинается с проектирования продукта. Концептуальный дизайн затем преобразуется в физический прототип. Разработка физического прототипа — необходимый шаг разработки нового продукта или новой технологии. Обычно он делается для оценки и тестирования дизайна системными аналитиками.

Физический прототип может быть чем угодно: от простой ручной модели до полностью рабочей модели, представляющей, как концептуальный дизайн будет соответствовать реальным условиям. В настоящее время физические прототипы легко изготавливаются благодаря внедрению различных техник быстрого прототипирования, которые экономят время и затраты, позволяя создавать большое количество эффективных физических прототипов за меньшее время, привлекая много клиентов благодаря лучшей эстетике и отделке физического прототипа.

Типы физических прототипов

1. Рабочий прототип

Рабочий прототип — это физический прототип, разработанный так, что он представляет все функции концептуального дизайна. Рабочий прототип также функционален и будет соответствовать реальным условиям.

2. Визуальный прототип

Визуальный прототип — это физический прототип, разработанный только для изображения внешнего вида, размеров и формы концептуального дизайна. Визуальный прототип не предназначен для изображения функциональности концептуального дизайна.

3. Функциональный прототип

Функциональный прототип похож на рабочий прототип, за исключением того, что функциональный прототип может быть разработан с другим масштабом и техникой, чем оригинальный продукт.

4. Прототип пользовательского опыта

Это тип физического протоипа, разработанный так, что он предоставляет достаточно информации о разрабатываемом продукте для использования исследователями для дальнейших исследовательских целей.
Быстрое прототипирование: Разработка физического прототипирования

Разработка прототипа обычно осуществляется производителями с применением техник быстрого прототипирования. Эти техники быстрого прототипирования являются экономически эффективными и экономящими время. Более того, прототипы, произведенные этими техниками, эффективны и привлекательны благодаря своей эстетике. Эти техники быстрого прототипирования оставляют след в отраслях и являются революцией. Фабрикация продукта обычно осуществляется 3D-принтером или другой аддитивной технологией слоевого производства, используя данные CAD-модели.

3D-печать — распространенная техника быстрого прототипирования в настоящее время, при которой материал затвердевает под действием компьютера, используя данные из CAD-модели для формирования физического прототипа. 3D-принтер становится популярным среди бытовых и промышленных клиентов, потому что материал, используемый в 3D-печати, легко доступен и дешевле по сравнению с другими производственными техниками.

Современное программное обеспечение моделирования также способствует быстрому прототипированию. Это программное обеспечение сохраняет CAD-модель в формате AMF вместо формата STL, что производит меньше ошибок по сравнению с форматом STL. Интерфейс этого программного обеспечения также удобен для пользователя, делая его легким для проектирования на нем.

CNC-станки также используются производителями для преобразования концептуальной модели в физический прототип. Это числово-управляемый станок, который использует G-коды и M-коды для резания, сверления, расточки и других производственных операций. CAD-модель преобразуется в производственные директивы с использованием CAM-программного обеспечения. Преобразование директив в G-коды и M-коды позволяет станку производить высокоточный физический прототип. Современные CNC-станки, используемые в наши дни, 5-осевые, что позволяет инструменту перемещаться вдоль 5 различных осей одновременно, позволяя станку производить высокоэффективные и точные детали.

Разница между 3D-принтером и CNC отмечается используемым материалом для производства. CNC обычно используется для металлических прототипов, в то время как 3D-принтер обычно использует ABS, PLA и мягкий PLA для разработки физических прототипов. Более того, типичный 3D-принтер использует гораздо меньше места по сравнению с CNC, токарным или точечным шлифовальным станком, делая его гораздо более подходящим вариантом для производителей. Но в целом выбор техники быстрого прототипирования обычно зависит от выбора материала для физического прототипа. Другие техники быстрого прототипирования, применяемые в наши дни:

• Формообразование осаждением формы (SDM) (и формообразование SDM)
• Твердое грунтовое отверждение (SGC)
• Выборочная лазерная синтеризация (SLS)
• Выборочное лазерное плавление (SLM)
• Стереолитография (SLA)
• Баллистическое частичное производство (BPM)
• Направленное световое производство (DLF)
• Прямое оболочечное производственное литье (DSPC)
• Моделирование наплавлением (FDM)
• Слоистое объектное производство (LOM)
• Слоистая смольная печать (LRP)

Важность физического прототипа

Разработка физического прототипа необходима перед разработкой продукта. Прототип помогает определить многие факторы будущего разрабатываемого продукта, как описано ниже:

1. Определение производственных затрат и проблем

Через разработку физического прототипа перед началом фактического производства производители могут взглянуть на любую трудность, которая может возникнуть во время производственных операций. Таким образом, любая производственная операция может быть отредактирована или удалена. Это делает производственные затраты минимальными. И позволяет производителю выбрать оптимальный метод разработки продукта, который будет стоить ему меньше всего и будет производить безошибочные и точные продукты.

2. Оценка и тестирование продукта

Концептуальный дизайн может отличаться от фактического продукта, что может создать много проблем для производителя. Это можно решить, сначала создав физический прототип любой техникой быстрого прототипирования, чтобы концептуальный дизайн мог быть протестирован в реальных условиях. Это позволяет производителю пересмотреть все детали и внести изменения в дизайн соответствующим образом. Кроме того, каждая деталь может быть оценена и протестирована в реальных условиях, что делает легко для производителя посмотреть на любую трудность, которая может возникнуть после производства продукта.

3. Продажа продукта

Физический прототип привлечет больше клиентов по сравнению с простым дизайном. Клиенту можно лучше объяснить продукт с прототипом по сравнению с дизайном. Клиент узнает скрытые функции продукта функциональным прототипом. Более того, эстетика физического прототипа благодаря применению техник быстрого прототипирования может легко привлечь больше клиентов. Следовательно, продажи продукта могут быть предсказаны до производства продукта.

4. Патент

Новый дизайн или продукт можно легко запатентовать. С физическим прототипом в руках легко увидеть, какие функции дизайна могут быть запатентованы, а какие части нужно отредактировать, чтобы стать запатентовыми. Это защищает производителей от любого иска, который может быть подан против них в случае сходства с уже запатентованным продуктом. Более того, гораздо легче описать ключевые функции патентному адвокату с физическим прототипом, а не с концептуальным дизайном, чтобы патент мог быть подан.

Разница между прототипом и фактическим продуктом

Хотя инженеры и разработчики стараются минимизировать различия между прототипом и фактическим продуктом. Но в целом прототип может отличаться от фактического продукта в терминах используемого материала, процесса обработки, внешнего вида и т.д.

Материал, используемый для конечного продукта, дорог и сложен в фабрикации, поэтому прототип обычно изготавливается из материала, который легко фабрикуется, но с материалом, свойства которого идентичны свойствам конечного продукта. В некоторых случаях материал, используемый для конечного продукта, недоступен, поэтому прототип изготавливается из идентичного материала. Разница в материале может изменить внешний вид и отделку конечного продукта по сравнению с прототипом.

Конечные продукты часто должны производиться в больших количествах, поэтому производственный процесс может отличаться, где конечный продукт часто разрабатывается каким-то методом массового производства, который экономически эффективен и экономит время. Этот производственный процесс не может часто использоваться для прототипа, так как материал часто не тот же. Более того, процессы фабрикации конечного продукта могут быть сложными, поэтому прототип часто производится с использованием какой-то простой техники. Это также может привести к различию во внешнем виде конечного продукта и прототипа.

Техники контроля качества прототипа и конечного продукта также могут отличаться. Конечный продукт, который предполагается продавать на рынке, проходит различные тесты контроля качества. В то время как физический прототип не инспектируется таким же образом, как конечный продукт, из-за различий в материале и производственных техниках.

Заключение

Очевидно, что разработка физического прототипа — необходимый процесс в отраслях в настоящее время для оценки и тестирования дизайна перед входом в производственную фазу. Более того, физический прототип предсказывает стоимость производства и любые трудности, которые могут возникнуть в процессе, чтобы производитель выбирал оптимальный экономически эффективный метод.

Физический прототип также привлекает больше клиентов по сравнению с концептуальным дизайном. И с развитием программного обеспечения и техник быстрого прототипирования, производство прототипа за гораздо меньшее время и с большей точностью не составляет труда. Он может немного отличаться от фактического продукта, но он эффективен в продажах продукта в современных отраслях.