Rapid Prototyping: Versnellen van innovatie voor gameconsoles

Zonder rapid prototyping, waarmee CNC-freesmachinebedieners en ingenieurs een schaalmodel kunnen omzetten in een fysiek, tastbaar product, zou Microsoft misschien niet zo enthousiast – of snel – zijn om zijn nieuwste gameconsole te tonen. "Billed as the most powerful games console ever, it's set to offer native 4K gaming in the living room," volgens All3DP.

Discussieerbaar, de weg naar succes had langer kunnen duren zonder de verbluffende innovatie van rapid prototyping.

Waarom is rapid prototyping zo kritiek voor merken als Microsoft – en talloze andere, kleinere fabrikanten? Wat betekent rapid prototyping voor freesmachinebedieners en ingenieurs?

Als je Tom Chi vraagt, is de hemel de grens omdat rapid prototyping snelle oplossingen biedt voor een helderder toekomst. De implicaties voor rapid prototyping zijn potentieel net zo game-changing (begrijp je?) voor ondernemers als voor grote corporaties als Microsoft, wat betreft het serieus besparen van zowel tijd als geld.

Wat is rapid prototyping dan? Waarom is er zo'n druk om het steeds meer te integreren in bewerking en engineering?

Dit proces begrijpen is cruciaal om de mogelijkheden uit te breiden om onze ontwerpen sneller dan ooit in producten om te zetten. Bekijk het volgende en verbeeld je hoe rapid prototyping jouw bedrijf kan helpen transformeren en mogelijk je winstmarge kan verhogen.

Wat is Rapid Prototyping?

Au risque de oversimplifieren van een complex proces, wordt rapid prototyping gedefinieerd als "de snelle creatie van een volschaal model. Het woord prototype komt van de Latijnse woorden proto (origineel) en typus (model)."

Met creatie bedoelen we niet de creatie in het abstracte. Een rapid prototype vertegenwoordigt een tastbare, in-je-handen-houden, fysieke creatie.

Er zijn verschillende typen rapid prototyping, met de huidige trends die additieve productie en 3D-printen volgen. Echter, subtractieve rapid prototyping blijft een grote drijfveer en is vaak beter geschikt voor bepaalde typen projecten en productontwerpen.

Ongeacht of je additief, subtractief of een combinatie van beide doet, het feit is dat rapid prototyping ontwerpers in staat stelt hun modellen tot leven te wekken. "Dit wordt vaak gedaan met behulp van geavanceerde computer-aided design of andere assemblage software, en fysiek geïmplementeerd met 3D-printers," zoals gedefinieerd door Techopedia.

Het team van het UK-gebaseerde 3D Creation Lab legt uit: "Voortgang in 3D Rapid prototyping stelt snellere en lagere kosten prototypes en modelfabrikatie mogelijk door bemanning en dure tooling te elimineren, wat bedrijven en uitvinders in staat stelt hun producten en ontwerpen sneller op de markt te brengen dan de concurrentie."

Gegeven al de productmogelijkheden die rapid prototyping te bieden heeft, moet men aannemen dat er ergens een nadeel zit.

Hoe kan iets zo innovatief niet met een valkuil of twee komen?

Blijkbaar kan het niet.

Voor alle voordelen, presenteert rapid prototyping wel een paar nadelen, niet het minst het potentieel om bemanning te elimineren, het aantal beschikbare banen voor CNC-freesmachinebedieners te verminderen.

Echter, in The Future of Rapid Prototyping, voorspelt Soren Petersen Design Research Ph.D. en auteur van Profit from Design het volgende:

De voordelen zijn talrijk en blijven de lat hoger leggen over alle industrieën. Maar, voor de balans, zullen we beide kanten van de medaille afwegen.

Voor- en Nadelen

We hebben de voordelen van rapid prototyping behandeld, maar om samengevat, ze komen neer op snelheid en kosten. APT Mold stelt dat er ook een inherent klantenservice en klanttevredenheidsrealiteit is bij rapid prototyping:

De voorsprong op de markt nemen... welk bedrijf wil dat niet?

Die voorsprong komt met een prijs, natuurlijk, en die prijs vertegenwoordigt de nadelen van rapid prototyping. Alles bijeen genomen, zijn er drie primaire nadelen aan rapid prototyping.

Tunnelvisie

Helaas is het makkelijk om tunnelvisie te krijgen en het hele project uit het oog te verliezen wanneer gefocust op een enkel prototype. De valkuil hier is het potentieel voor productontwikkelaars om een oplossing te missen die op de lange termijn beter zou kunnen blijken door te intens te focussen op het prototype dat ter hand is (letterlijk).

Geval van Verkeerde Identiteit

Prototypes, in de verkeerde klant handen, kunnen voor het eindproduct worden aangezien en onrechtmatig of haastig als zodanig beoordeeld. De andere kant van dit fenomeen treedt op wanneer een prototype vorgegeven wordt boven een eindproduct. Geen van beide gevallen is behulpzaam voor de ingenieurs en freesmachinebedieners achter deze prototypes.

Variatie is de Kruid van het Leven

Rapid prototyping beperkt echter het aantal opties die je hebt en is misschien het beste gereserveerd voor meer voor de hand liggende projecten.

Echter, zoals de volgende vijf merken tonen, ondanks deze potentiële valkuilen blijft rapid prototyping een effectief middel tot een heel lucratief eind.

Vijf Merken Die Rapid Prototyping Kracht Vertegenwoordigen

Hoewel deze vijf bedrijven zeker niet de enigen zijn die rapid prototyping voor hen laten werken, is elk illustrativ van wat dit proces voor een merks producten... en winst kan doen.

Brightwake

Zeker geen huishoudnaam, niettemin is Brightwake een onderzoek- en ontwerpfirma die levens redt door bloed te redden. Of, nauwkeuriger, hergebruikt bloed dat anders verloren zou gaan.

Hemosep is het kenmerkende apparaat van het bedrijf, in staat om bloed dat tijdens operaties verloren gaat te hergebruiken. Om Hemosep te creëren, vertrouwde Brightwake op 3D-printen als hun rapid prototyping proces. Hierdoor werd het productieproces rapporteerlijk met 96% verminderd. Het is veilig om aan te nemen dat de financiële besparingen vergelijkbaar waren.

Fender

Muziekliefhebbers zullen het Fender-merken direct herkennen als de instrumentenfabrikant die zowel door amateurmuzikanten als rocklegends als Jimi Hendrix wordt geprefereerd.

Om het al snelle rapid prototyping proces nog te versnellen, kocht Fender Stratasys industriële 3D-printers en maakt nu hun eigen prototypes, tot aan de knoppen op versterkers. De levertijd om deze prototypes te maken is gedaald van ongeveer twee weken tot overnachting. Het is veilig om aan te nemen dat een kortere levertijd gelijkstaat aan langere winstmarges.

Ford

Zelfs grote automobielfabrikanten als Ford moeten voorzichtig zijn wanneer het om budgettering gaat. Rapid prototyping heeft "Ford tough" gemaakt en het merk nog tougher door het bedrijf miljoenen dollars te besparen op zowel plastic als metalen prototypes.

3D-printen heeft zich als echte tijdbesparing bewezen, aangezien het proces prototypes in een paar uur creëert, wat het mogelijk maakt voor Ford-ingenieurs om te beslissen of daadwerkelijke productie voordelig zal zijn.

Dit zijn slechts een paar bedrijven die rapid prototyping in hun productontwerp gebruiken. Andere omvatten grote merken als BMW, Lamborghini, Valero en Volkswagen.

Lockheed Martin

High-speed CNC prototyping is cruciaal voor productontwikkeling bij Lockheed Martin, de wereldwijde bedrijfsreus gewijd aan geavanceerde technologieën in de strijd voor luchtvaart, verdediging en beveiligingsinitiatieven, die stelt: "We duwen de grenzen van additieve technologie en brengen ontwerpingenieurs naar de vloer van de fabriek om onderdelen te produceren, laag voor laag, die voorheen niet gebouwd konden worden."

Epson

Door gebruik te maken van rapid CNC-bewerking kon Japan's Seiko Epson Corporation voldoen aan de consumentenvraag naar lichtere, comfortabelere augmented reality (AR) Moverio slimme brillen.

"Met de voorganger hadden we veel verzoeken van gebruikers over het gewicht en de grootte, dus we stelden onze ontwikkelingsdoelen op het verbeteren van comfort en het maken van de slimme brillen compacter en lichter," waar high-speed CNC prototyping in kwam, volgens Kazuya Kamakura, Senior Staff, HMD Business Management Department, Visual Products Operations Division bij Epson.

Deze merken veranschaulichen de mogelijkheden die geavanceerde productie biedt, maar wanneer het aankomt op rapid prototyping, wat is beter: subtractief vs. additief?

Een Huldiging aan Subtractieve Rapid Prototyping

Hier bij Datron vieren we subtractieve rapid prototyping voor haar betrouwbaarheid op effectieve bewerkingsprocessen. In tegenstelling tot andere rapid prototyping opties, resulteert subtractieve rapid prototyping in eindgebruiksmateriaalkwaliteit prototypes met hogere structurele integriteit.

Het subtractieve rapid prototyping freesproces verwijdert kleinere stukken materiaal van een groter stuk, wat een massief of intact stuk achterlaat. Additieve rapid prototyping, aan de andere kant, creëert lagen van materialen, met als resultaat dat het eindresultaat niet zo structureel stevig is.

Waarom is dit van belang?

Bovendien biedt frezen een breder scala aan oppervlakteafwerkingen vergeleken met de "getrapte afwerking" geassocieerd met additieve rapid prototyping. Het gebruik van een high speed CNC (Computer Numerical Control) freesmachine resulteert in prototypes met herhaalbaarheid die ideaal is bewezen voor eindgebruiksmaterialen.

"Een van de hoofddoordelen van subtractieve productie is de mogelijkheid om een extreem dun stuk plastic in een levende scharnier te frezen. Dit soort proces is simpelweg nog niet mogelijk in een 3D-printer," volgens Creative Mechanisms. "Geavanceerde CNC-machines gebruiken meerdere gereedschappen en frezen rond ten minste drie (x, y en z) assen zodat ze de vereiste voor ontwerpers om het blok om te draaien minimaliseren."

Uiteindelijk, "Het is een geschikte keuze voor onderdelen gebruikt voor kleine en grote volume productieruns, om specifieke afwerkingen te verkrijgen, of om specifieke mechanische eigenschappen te verkrijgen."

Natuurlijk konden we subtractieve rapid prototyping projecten niet ondersteunen zonder de juiste apparatuur.

Wat Te Verwachten Van High-Speed CNC Bewerking

High-speed CNC-machines zijn de ideale alternatief voor ingenieurs wanneer 3D-printers tekortschieten en ze schieten doorgaans tekort vanwege het materiaal dat gebruikt wordt voor een bepaalde prototype. Op dit moment kunnen ingenieurs geen metalen als aluminium 3D-printen.

Andere voordelen van high speed CNC-bewerking omvatten de mogelijkheid om kleinere onderdelen te produceren – zoals het frezen van elektronische behuizingen, met snijgereedschappen met maximaal diameter van 0,50" gebaseerd op verhoogde vraag. Deze machines zijn nu uitgerust met 60.000 RPM spindels, die hogere voedingen en snelle snijden mogelijk maken zonder kritische componenten in het geding te brengen. Gepaard met geoptimaliseerde tooling, verbeteren deze machines spaanevacuatie voor verminderde warmte en schonere sneden.

Operationeel is misschien het beste deel van high-speed CNC-machines de gebruiksvriendelijke touchscreen, die iedereen die in staat is een mobiele telefoon te bedienen, in staat stelt de machine te bedienen.

Huidige CNC Machine Keuzes Verkennen

Historisch gezien, moesten CNC-machines geretrofit worden aan bestaande gereedschappen; echter, naarmate technologie evolueerde, werden nieuwe machines ontworpen exclusief voor CNC-doeleinden. Voorbeelden van geretrofitte machines zijn draaibanken en freesmachines. In beide gevallen worden de ingebouwde mechanismen van de machine vervangen door hoge-nauwkeurigheid componenten en nieuwe bevestigingen voor de actuatoren.

Nieuwe CNC-machines omvatten 3D-printers, CNC-lasersnijders, CNC-plasmasnijders, freesmachines, pick-and-place machines, alsmede routers.

3D Printer

Vergelijkbaar in ontwerp met een lasersnijder of CNC-router, vereisen 3D-printers een plastic extruder, die heet plastic door een klein gat duwt, het materiaal in lagen leggen totdat de prototype gebouwd is.

CNC Laser Snijder

Ideaal voor het snijden van metaal, plastic en hout, gebruiken CNC-lasersnijders lasers specifiek voor het vereiste materiaal.

CNC Plasma Snijder

Plasmasnijders hebben een plasma-brander die perfect is voor het snijden van 2-dimensionale vormgevings in plaatmetaal.

CNC Freesmachine

Eerder alleen beschikbaar in een enorme grootte, zijn freesmachines specifiek gebouwd voor CNC-doeleinden vandaag de dag kleiner in voetafdruk en kunnen auto-feed mechanisme, ingebouwde gereedschapswisselaars, en elektrische sensoren omvatten om zorgvuldige monitoring voor veilige snijden te waarborgen.

Pick and Place Machine

Uitgerust met veel kleine zuignappen, bewegen pick-and-place machines elektrische componenten snel, plaatsend ze in printplaten vereist voor persoonlijke apparaten als telefoons en tablets.

Router

Gebouwd voor grotere klussen, werken routers met materialen als kunststoffen, plaatmetaal en hout met een 3-as opstelling, wat het snijden van profielen en 3D-reliëf frezen makkelijk maakt. Voor complexere vormgevings zijn 4, 5 of 6-as machines de weg om te gaan.

Rapid Prototyping Verheft Ingenieurs en CNC Freesmachinebedieners

Als ingenieur of CNC-freesmachinebediener, wat betekent rapid prototyping in het algemeen voor je, op de lange termijn?

Voor een begin, je bent op het juiste pad.

Momenteel, "de wereldwijde prototype productie-industrie wordt gewaardeerd op ongeveer $12 miljard maar ervaart snelle groei van meer dan 22,6% per jaar van 2010 tot 2015," volgens Robotics Business Review, met prototype productie "verwacht om $20 miljard in waardering te bereiken tegen 2020. Voorspellingen voor de komende 15 tot 20 jaar voorspellen groei tot de $40 miljard marge, aangezien doorlopende technologische innovatie de industrie – en de markten die erop vertrouwen – aandrijft."

Banenprojectie is uitstekend; "De diverse CNC-diensten zijn in zo'n hoge vraag dat mensen getraind in het gebied van precisiebewerking rangschikken onder de top vijf meest benodigde werknemers in de Verenigde Staten."

Met andere woorden, vooruit en omhoog!

Industrieën Om Te Waken Voor Rapid Prototyping Potentieel

Een van de voordelen van het leven in een samenleving die de grenzen van traditionele sterftesyfers blijft verleggen is de vraag naar innovatieve gezondheidszorgartikelen. Op dit moment zijn meer dan 98% van de geproduceerde hoortoestellen wereldwijd nu 3D-geprint, vanwege de significante besparingen in tijd, kosten en nauwkeurigheid die voortkomen uit het produceren van elk uniek model op deze manier.

En het goede nieuws voor CNC-productie gaat door met rapid prototyping die de productie mogelijk maakt van geniale persoonlijke medische apparaten ontworpen om ziekten en aandoeningen te verlichten die ooit als onbehandelbaar beschouwd werden.

Andere verticals die de voordelen oogsten van rapid prototyping, specifiek door CNC-productie, omvatten de luchtvaart- en robotica-industrieën.

In feite stelt Robotics Business Review dat:

De evolutie van geavanceerde productie gaat door met opwindende nieuws over de Amerikaanse Leger en Lockheed Martin die samenwerken om rapid prototyping methoden te ontwikkelen, "met behulp van biopproductie en zelfassemblage om de bouwstenen van nieuwe materialen te creëren die toepassingen hebben voor defensie optische technologie en beschermende coatings."

Het Amerikaanse Leger gaf tien miljoen dollar uit om de Self-Assembly of Nanostructures for Tunable Materials te financieren, ontworpen om capaciteiten te overwegen voor het integreren van biopproductie van innovatieve materialen voor defensiedoeleinden.

Melissa Rhoads, een senior research manager bij Lockheed Martin en projectleider, legde uit: "Cellen creëren efficiënt allerlei materialen, zoals een spinnekopzijde of de irisierende vleugels van een vlinder."

We hebben al getuige gehoord van wat additieve en subtractieve rapid prototyping kan doen voor geavanceerde productie. Dit nieuwste partnerschap zal zonder twijfel nieuwe grenzen vinden voor productontwikkeling die nog onverbeeld zijn.

Wat is rapid prototyping? Van ons perspectief is het de snelste weg vooruit.

Als je geïnteresseerd bent in rapid prototyping toe te voegen aan je industriële productievloer of innovatielab, start vandaag nog een gesprek met ons.