Een handleiding voor ontwerpers voor prototyping

Superieure ontwerpen worden niet van de ene op de andere dag gemaakt - ze zijn het product van rondes van iteratie, testen en aanpassing. In feite heeft elk succesvol onderdeel dat we in ons dagelijks leven tegenkomen een grondig productontwikkelingsproces ondergaan om het ontwerp en de maakbaarheid van het onderdeel te optimaliseren.

Zonder prototyping en validatie van componenten is er geen garantie dat onderdelen in elkaar passen of werken zoals gepland. Fouten vereisen herontwerpen, wat extreem kostbaar kan zijn vanwege het afgedankte product, productievertragingen en nieuwe gereedschappen.

Een rigoureus productontwikkelingsproces omvat verschillende ronden van prototyping. Elk prototype heeft een doel:sommige zijn eenvoudige proof-of-concept-modellen, andere demonstreren functionaliteit of gewenste materiaaleigenschappen. Prototypes kunnen worden gemaakt met behulp van verschillende productiemethoden, dus het is belangrijk voor fabrikanten om de ins en outs van verschillende processen te kennen om de efficiëntie van de productontwikkelingsfase te maximaliseren. Dit artikel gaat in op enkele belangrijke overwegingen voor rapid prototyping.

De stadia van rapid prototyping

Prototyping kan worden onderverdeeld in een aantal fasen, die elk tot doel hebben een aspect van het ontwerp van een onderdeel te testen of te demonstreren. De keuze voor het productieproces van het prototype hangt af van de factoren die worden geëvalueerd. Hoe dichter het proces bij de productie komt, hoe complexer en duurder prototyping wordt.

1. Proof of concept-modellen

Eerste prototypes zijn eenvoudige modellen die een algemeen idee geven van de toepassing van het onderdeel. De dingen die in dit stadium prioriteit moeten krijgen, zijn snelheid en uiterlijk - het doel is om het prototype snel onder de mensen te krijgen, zodat het algemene ontwerp kan worden goedgekeurd of afgewezen voordat de volgende ronde van prototypen begint.

Afhankelijk van de toepassing kunnen rudimentaire prototypes worden gemaakt van klei, karton of modelleerschuim, maar als een geavanceerd model nodig is, kunnen fabrikanten eenvoudig gegoten urethaan- of 3D-geprinte prototypen maken van een snel CAD-model. De betrouwbaarheid van prototypes zal verbeteren naarmate het productontwerp vordert.

2. Assemblagetestmodellen

Nadat de productarchitectuur is bepaald, is het belangrijk om een ​​prototype te maken van de verschillende onderdelen van een assemblage om ervoor te zorgen dat ze passen zoals bedoeld. Dit helpt bij het identificeren van mogelijke fysieke problemen met het onderdeel, van ontwerpfouten tot problemen met afmetingen, toleranties of pasvorm. Deze fase moet prioriteit geven aan de nauwkeurigheid en precisie van het onderdeel.

Fused deposition modeling (FDM) maakt snelle maat- en vormtesten mogelijk, en processen zoals CNC-bewerking leveren consequent gunstige onderdeeltoleranties op (hoewel complexe onderdeelgeometrieën de efficiëntie van bewerkingsprototypes kunnen beïnvloeden). Het is belangrijk om in gedachten te houden dat voor elke test van de toleranties van een prototype een identiek of vergelijkbaar productieproces moet worden gebruikt als wat in de productie zal worden gebruikt.

3. Functionele modellen

De volgende testfase evalueert hoe prototypes presteren wanneer ze worden blootgesteld aan de spanningen en omstandigheden van de beoogde toepassing van het onderdeel. Dit kan inhouden dat de weerstand van het onderdeel tegen chemicaliën, temperatuurschommelingen of elektriciteit moet worden getest, evenals de mechanische, optische en thermische eigenschappen van het onderdeel om optimale resultaten te bereiken.

Soms kan een nieuwe ronde van prototyping nodig zijn om te bepalen hoe de materiaaleigenschappen van het onderdeel in de loop van de tijd veranderen. Wat bekend staat als 'levensduurtest' onderwerpt prototypes aan extreme omstandigheden (waaronder vochtigheid, extreme temperaturen of blootstelling aan UV-straling) om de vermoeiingssterkte te meten en ervoor te zorgen dat producten gedurende hun verwachte levensduur functioneel blijven.

In beide testsituaties moeten fabrikanten prioriteit geven aan de materiaalkeuze en het exacte of vergelijkbare materiaal gebruiken voor het uiteindelijke onderdeel voor de meest nauwkeurige resultaten.

4. Regelgevende testmodellen

In dit stadium moet het productontwerp worden afgerond en een van de laatste stappen van prototyping is het creëren van modellen voor wettelijke tests. Deze modellen kunnen worden gebruikt om aan te tonen dat het onderdeel voldoet aan de normen die zijn vastgesteld door instanties zoals de FDA, de FCC of de International Standard Organization (ISO), en kunnen het testen van de ontvlambaarheid, voedselveiligheid of, in het geval van veel medische toepassingen, biocompatibiliteit.

Als het prototype aan alle wettelijke vereisten voldoet, kunnen fabrikanten beginnen met de voorbereidingen om de productie te starten.

Prototyping:de opstap naar functionele, maakbare onderdelen

Het einddoel van prototyping is tweeledig:bewijzen dat een onderdeel functioneel is en aantonen dat het economisch kan worden vervaardigd. Met behulp van informatie die is verzameld tijdens prototypingrondes, kunnen ontwerpers, ingenieurs en productmanagers ervoor zorgen dat een onderdeel is geoptimaliseerd voor ontwerp, maakbaarheid en functie, terwijl het risico op het ontdekken van functionele problemen in de loop van de tijd wordt beperkt. Een grondige benadering van prototyping maximaliseert uiteindelijk de kwaliteit van onderdelen, helpt naleving van de regelgeving te garanderen, bespaart op kosten en verkort de productietijden.

Met een ervaren productiepartner zoals Fast Radius, ziet elke klant zijn onderdeelontwerpen vanaf het begin geoptimaliseerd voor functionaliteit, kosten, duurzaamheid en naleving. Ons team van ervaren ontwerpers, ingenieurs en projectmanagers zorgt ervoor dat het prototypingproces effectief, snel en kostenefficiënt is. We zijn toegewijd om uw grootste ideeën te realiseren, en we ondersteunen dat met robuuste klantenondersteuning tijdens elke stap van de productielevenscyclus, van concept tot levering. Als u meer wilt weten over de productieoplossingen die wij aanbieden, neem dan vandaag nog contact met ons op.