Wat iedereen moet weten over prototypen van productontwerp

Prototyping van productontwerp is een belangrijke stap in de ontwikkeling van elk product. Er zijn veel verhalen en onderzoeken die de waarde hiervan delen, maar het volstaat te zeggen dat productontwikkeling zonder prototyping veel tijdrovender, duurder en riskanter zou zijn.

Prototyping, in de meest formele definitie, is de productie van een functioneel product, gebouwd in materialen die zo dicht mogelijk bij de productiematerialen liggen, gebouwd volgens de toleranties van de productietekeningen en geassembleerd om te testen. Deze prototypes noemen we "Engineering Check Prototypes" omdat ze onze engineering "controleren" en worden gebruikt voor volledige functionele testen. Soms kunnen deze ook worden gebruikt bij het indienen van nalevingstests en certificeringen voor UL, FCC, TUV, CE, CSA en andere. Er is hier een voorbehoud bij bepaalde inzendingen die gegoten onderdelen uit de volledige productie vereisen, geen machinaal bewerkte monsters in dezelfde materialen, hoewel dit een kwestie van geval tot geval lijkt te zijn, afhankelijk van het product en/of de markt.

Prototyping, breder geïnterpreteerd, kan en wordt gebruikt voor validatie in vele stappen van het ontwikkelingsproces. Het kan worden gebruikt als formulierstudies om ergonomie te controleren, om subsysteemtests te bouwen om de functie vroeg in het proces te verzekeren, of als engineeringcontrole-prototypes om technische bestanden te controleren en te testen voordat de productie wordt opgestart.

De hierboven beschreven prototyping is eigenlijk gewoon prototyping van producten, maar prototyping van productontwerp kan ook van toepassing zijn op computersoftwaretoepassingen of website-apps. Deze digitale producten worden vaak geprototypeerd om gebruikersinteracties en marktacceptatie te testen. Google heeft een proces ontwikkeld met de naam "Design Sprints", een versneld proces om problemen te bestuderen en te identificeren, oplossingen te bedenken en te ontwikkelen, prototypes te maken en deze in ongeveer 5 dagen te testen. Het is duidelijk dat, omdat het begon met apps, de prototyping heel snel kan worden gedaan (in uren en niet in weken) en testen kan worden gedaan op een telefoon, tablet of desktop vanaf die visuele paginavoorbeelden.

Het ontwikkelingsproces begint met het bewijzen dat het idee werkt, leidt tot fysieke studies van het apparaat, mechanische en elke andere engineering vindt plaats voor de productie van het apparaat en het testen, bewerken en opstarten begint. We zullen vertellen hoe prototyping van productontwerp van toepassing is bij elke stap van het ontwikkelingsproces, aangezien het van het eerste concept naar de massaproductie gaat.

1.Fysieke testmodellen

Prototyping kan voor elk apparaat vroeg in het proces nodig zijn om het gevoel in de ruimte te krijgen en ergonomische uitdagingen te identificeren en aan te pakken. Draagbare of draagbare items zijn kritisch gevoelig voor de fysieke belichaming en deze vroege mockups bieden snelle beoordelingen en benadrukken problemen die kunnen worden opgelost en bewezen door deze fysiek nauwkeurige modellen te testen. Toen we eenmaal een alles-in-één glucosetestsysteem hadden gedaan op basis van de fysieke componenten en grootte van onze klanten, en na het maken van 5 fysieke modellen van verschillende esthetiek en stijlen en deze wereldwijd te testen, ontdekten we dat ze 10% kleiner moesten zijn om van een acceptabele grootte voor de verwachtingen van de markten. Modellen werden opnieuw gemaakt in de kleinere maten en "voila" de markt omarmde ze als acceptabel. Dit was niet te duur en zorgde voor snel falen en snel opnieuw testen.

Een ander voorbeeld van de waarde van deze mockups deed zich voor bij het ontwerpen van chirurgische instrumenten en toverstokken. Eens, toen hij een arts in een focusgroep vroeg, "wat zou je veranderen", was zijn antwoord "niets, het is prima". Later, toen we fysieke mockups op tafel legden, raapte hij ze op en had hij veel te vertellen over goede en slechte dingen in de mockups die we lieten zien. We hebben geleerd dat een directionele toetsfunctie goed was, maar het zag eruit als een knop die zou worden ingedrukt, dus we minimaliseerden het tot een plat oppervlak en het voldeed aan beide doelen, waarbij de tiprichting van het gereedschap werd aangegeven, maar de gebruikers niet overweldigend of misleidend met zijn visuele aanwezigheid . Het resulterende product werd de beste arthroscopische chirurgische toverstaf van zijn tijd.

2. Functionele mockups van subsystemen of testmuilezels:

Prototyping van productontwerp is in sommige gevallen nodig om de functionaliteit van het subsysteem vroeg te bewijzen en de kans te verkleinen dat we laat in het proces ontdekken dat iets gewoon niet werkt. Deze vroege subsysteem-builds voeden zich met dat oude principe "fail fast, fail early", dat stelt dat als je een fout snel kunt detecteren, je het product robuuster kunt maken door de kans te verkleinen dat je het hele ontwikkelingsschema hebt besteed om een ​​fout in één te vinden. van de aanvankelijke vermoedens van het subsysteem.

Prototyping van productontwerp kan ook nodig zijn om verschillende manieren te testen om iets te laten werken. We noemen deze "testmuilezels" omdat ze worden gebruikt om veel tests uit te voeren, vaak van verschillende fysieke afmetingen, hoeken, posities, afstanden enz. We hebben tientallen keren dergelijke medische chirurgische karren gedaan. We maakten stands met displays of bedieningselementen in een groot aantal hoogten, hoeken en afstanden van de patiënt. Hiermee kunnen die interactiepunten op volledige grootte worden getest, omdat ze moesten worden geoptimaliseerd voor gebruik door artsen of verpleegkundigen in chirurgische en vaak kritieke situaties.

Mechanische functietest-muilezels kunnen ook worden gebruikt om te bewijzen dat een concept mechanisch werkt, terwijl het misschien niet visueel nauwkeurig is voor het uiteindelijke uiterlijk. Dit kan snel en goedkoop zijn als u zich alleen concentreert op de items die nodig zijn om het te laten werken. Of misschien heeft het meerdere variabelen, zodat we het in een groot aantal variaties kunnen proberen op basis van dezelfde onderdelen. Ooit hadden we een deur die omhoog moest zwaaien om toegang te krijgen tot de interne componenten om het wetenschappelijke monster te plaatsen, maar het kon niet in je gezicht zwaaien tijdens het optillen. We wilden ook dat het gewichtloos was, met behulp van gasveren met contragewicht en draai-/montagehoeken die het zwaartepunt en de zwaai veranderden met elk optioneel gatenpatroon dat we hebben getest. We hebben uiteindelijk voor elk de beste locaties gevonden en het werkte uiteindelijk perfect. Dit was enigszins ruw, gemaakt van multiplex en metalen hefboomarmen, maar werd in uren en niet in dagen gemaakt en het testen vond onmiddellijk plaats. Naarmate we verder kwamen met de laatste technische details, was dit een gebied dat ons geen zorgen baarde, aangezien het al vroeg werd bewezen.

3. Prototypes voor technische controle

Engineering Check Prototypes worden geproduceerd uit machinale materialen die zo dicht mogelijk bij productiematerialen liggen. De 3D CAD-engineeringbestanden samen met QC-tekeningen die materialen, ontwerp, toleranties en nauwkeurigheid van vlakheid of loodrechtheid aangeven, worden gebruikt om de gereedschapspaden voor CNC van de werkelijke geometrie te genereren, terwijl de tekeningen gebieden aangeven met een grotere gevoeligheid voor unieke criteria die nodig zijn om te maken het onderdeel- of montagewerk. Dit zal uiteindelijk valideren dat als we het onderdeel in onze bestanden en tekeningen maken, het zal werken. Als we vinden dat iets niet werkt in de prototype-build, controleren we de afmetingen en als we een fout vinden, repareren we deze in de tekeningen en CAD-bestanden en in sommige gevallen reprototyperen we opnieuw, en in andere gevallen gaan de updates gewoon naar de tooling-release .

Materialen die het dichtst bij het beoogde productiemateriaal liggen, geven ons vertrouwen in zaken als sterkte, buiging, klikgevoel, gewicht enz. Dit zijn allemaal vroege kansen om fouten of problemen te vinden die later pijnlijk zullen zijn om te veranderen. Als we een mengsel van ABS/Polycarbonaat voorstellen, maken we het een PC/ABS-mengsel van machinekwaliteit van de dikste voorraad die we kunnen kopen. Als we het dikker willen hebben, kunnen we twee dikke platen aan elkaar hechten met behulp van een chemische oplosmiddel die het materiaal zachter maakt en een moleculaire binding creëert die bijna net zo goed is alsof het oorspronkelijk zo dik was geproduceerd.

Dit geldt voor alle materialen in het productontwerp, plaatwerk, plastic, lijmen, vinyl, lagers, eigenlijk alles inclusief elektrische snoeren. Een van de moeilijkste dingen om te prototypen zijn aangepaste veren. We hebben ontdekt dat we veerkrachten niet nauwkeurig kunnen definiëren met typische eindige-elementenanalyse (FEA) CAD-tools. Dus we definiëren wat we denken dat de juiste veer is om de krachten te leveren die we willen. Wanneer we ze vervolgens prototypen, maken we een prototype van degene die volgens onze analyse correct is en we bouwen twee lichtere en twee zwaardere krachtvoorbeelden, en door testen vinden we degene die precies overeenkomt met onze krachtdoelen. Het is iets duurder om 5 te bouwen in plaats van 1, maar veel goedkoper om ze allemaal tegelijk te doen, in plaats van serieel, één voor één.

Uiteindelijk is prototyping van productontwerp ook een manier om marktreacties te zien. Als je er een tiental maakt, kan het marketingteam ze gebruiken om het product te testen bij echte klanten. Deze worden gedaan voordat de productie begint, zodat alle geleerde lessen in het product kunnen worden geïmplementeerd voordat de productie begint. Dit bespaart updates in een laat stadium die van invloed zijn op gereedschap of andere productie-opvoerende zaken zoals opspanningen of testmethoden. Elke update die vóór de productierelease kan plaatsvinden, kan veel tijd en geld besparen. Nadat dingen in productie zijn genomen, kan een wijziging leiden tot gereedschapswijzigingen (erg duur), assemblagewijzigingen (nieuwe training), soms zelfs ertoe leiden dat het opnieuw moet worden getest en/of opnieuw moet worden ingediend bij certificeringsinstanties (zoals een elektrisch onderdeel of een materiaal wijzigen).

Prototyping van productontwerp is de beste methode om aannames te controleren, acceptatie door de klant te bewijzen, de functie of assemblage- of productiemethoden te verzekeren, vroege certificering te verkrijgen indien toegestaan, markten en gebruikers te testen. Het is de meest kosteneffectieve, tijdbesparende tool met de minste impact die beschikbaar is in productontwikkeling. Doe het alsjeblieft snel en vaak!

Als je in Menlo Park bent en hulp nodig hebt bij het maken van een prototype, kom dan langs of neem contact met ons op.