Каждый продукт проходит стадию начального прототипа. Прежде чем вы сможете вывести продукт на рынок и производить его в любом масштабе, вы должны подержать его в руках. Работает ли он так, как было задумано, и можете ли вы производить необходимые детали? Это основные вопросы.

Кроме того, вам нужно преобразовать ваши проекты в физическую модель или несколько моделей для сборки. Для этого вам нужно найти оптимальных поставщиков деталей, оснащенных подходящими производственными процессами, чаще всего это 3D-печать.

Также важно начать думать о том, что произойдет, когда вы перейдете от 3D-печати к ЧПУ-обработке или литью под давлением. Цель состоит в том, чтобы сократить время и затраты, чтобы вы могли перейти от объекта для оценки внешнего вида и ощущений к продукту, готовому для клиента, без значительных изменений дизайна, чтобы соответствовать каждой новой стадии производства.

Эта статья исследует лучшие производственные процессы и технологии для начального или раннего прототипирования. Что такое начальный прототип?

Начальный прототип — это модель, созданная на самых ранних этапах разработки продукта, которая позволяет вам протестировать внешний вид и ощущения от продукта (а также базовую функциональность, в зависимости от продукта). Прототипы могут быть такими простыми, как 3D-печатные объекты, представляющие ваш конечный продукт, или несколько более сложные модели для тестирования производительности и снижения рисков.

Другим способом подумать о прототипировании является то, что это первая осязаемая попытка решить проблему, которую ваш продукт стремится решить.

Прототипирование также связано с выявлением рисков дизайна и производства на ранних этапах инновационного цикла. Например, если вы знаете, что ваш продукт будет использоваться в авиации или автомобильной промышленности, вы хотите получить представление о прочности, гибкости и долговечности как можно раньше. Медицинские продукты проходят множество раундов тестирования на соответствие, поэтому проведение предкомплайенсной работы на стадии прототипирования сэкономит вам много времени, денег и нервов в будущем.

По сути, начальное прототипирование отвечает на основной вопрос: функционирует ли мой дизайн в физическом мире? Это вопрос, на который нужно ответить как можно быстрее. Что такое быстрое прототипирование? Ваши первые прототипы продукта, но быстрее

Быстрое прототипирование — это практика быстрой фабрикации физических частей, моделей или сборок. Используя CAD (компьютерное проектирование) и более быстрые методы производства, такие как 3D-печать, для создания нескольких физических итераций, дизайнеры и инженеры могут использовать подход быстрого прототипирования для более быстрого развития продуктов.

В разработке продуктов этот метод охватывает начальную и функциональную стадии прототипирования. Быстрое прототипирование и аддитивное производство обычно объединяются, хотя это зависит от типа производимого продукта. Независимо от того, пытаетесь ли вы создать части для начального или функционального прототипирования, вы можете использовать определённые технологии 3D-печати, а также CNC-обработку и изготовление листового металла в некоторых случаях.

Какие оптимальные процессы производства для начального прототипирования?

Мечтать о дизайне продукта — это одно. Сделать его — совсем другое. В этом разделе мы рассматриваем, как преобразовать набросок на салфетке (или полноценный CAD-файл и технический чертёж, если честно) в физический объект.

Наиболее экономически эффективные технологии для производства начальных прототипов — это прототипирование FDM, прототипирование SLA (оба процесса 3D-печати) и изготовление листового металла.

В плане стоимости, прототипирование FDM является самым дешевым способом производства компонентов, подтверждающих концепцию. FDM идеально подходит в большинстве случаев, если вы хотите увидеть базовую физическую модель вашего продукта в реальном мире. Однако это не идеальный вариант, если вы обращаете внимание на отделку поверхности или вам нужны подвижные части.

Прототипирование SLA немного более геометрически гибкое, чем FDM, и имеет аналогичную цену для меньших партий прототипов. SLA хорошо справляется с созданием органических форм, и дизайны, которые хорошо подходят для SLA, как правило, масштабируются для литья под давлением.

Обе эти технологии 3D-печати отлично подходят для создания пластиковых моделей, которые не только дают вам более ясное представление о том, как продукт может выглядеть после нескольких итераций, но и предоставляют вашим торговым командам что показать ранним клиентам. Как вы используете начальный прототип, зависит от вас, но хорошо помнить, что вы можете вытащить первые образцы из лабораторий НИОКР и показать их клиентам.

Выбор между FDM и SLA зависит от того, какие геометрии вы хотите достичь, так как обе технологии обеспечат экономичную цену. Определённо избегайте металло-3D-печати (DMLS), так как она действительно хороша только для создания деталей, которые нельзя сделать никаким другим способом. Так что вам будет сложно, когда придёт время начать обработку или литьё дизайнов, ранее произведённых с помощью DMLS.

Производство начальных прототипов с помощью листового металла — это совсем другая история. С использованием листового металла технология не меняется кардинально от прототипирования к гораздо большим объемам производства. Машины становятся более сложными по мере приближения вашего дизайна к конечным пользователям и клиентам, но это не то же самое, что переход от FDM к SLS (селективное лазерное спекание) или MJF (многожетовая фьюжн), которые кардинально отличаются друг от друга.

Один из способов избежать астрономических затрат на начальное прототипирование — это избегать настройки автоматического прессования и изгиба. Нет особого смысла делать это до стадии производства. Как сократить затраты и время на прототипирование?

Используя аддитивные технологии, такие как SLA и особенно FDM, производство начальных прототипов является экономически эффективным. Материалы для FDM и SLA не такие дорогие, и машины не требуют такого уровня оперативного навыка и внимания, как SLS, MJF и системы CNC для производства и литья под давлением.

Одним из факторов, на который стоит обратить внимание, является стоимость доставки. В зависимости от того, откуда вы заказываете детали, стоимость доставки может сделать начальное прототипирование неожиданно дорогим. Наша рекомендация по этому поводу — печатать несколько компонентов одновременно. Вы стремитесь к быстрой итерации и быстрому выявлению ошибок, поэтому печать десятков частей будет дешевле, чем печать одного компонента, ожидание и затем получение ещё одного печатного образца.

Вы также можете сэкономить деньги и время печати, используя стандартные плотности FDM и SLA. Часто нет необходимости добавлять больше материала, если цель — получить первое представление о продукте. Если у вас нет нужной плотности для вашей детали, всегда обращайтесь к производственному партнёру сети Protolabs Network (MP), хотя хорошее правило — использовать самую низкую плотность, которую можно.

Независимо от технологии, которую вы выберете для начального прототипирования, лучшая практика — всегда делать ваш дизайн максимально готовым к будущему. Помните, что вы не проектируете свою деталь для FDM или SLA или даже более продвинутых 3D-принтеров. Вы проектируете компоненты вашего продукта для массового производства (скорее всего, с использованием литья под давлением).

Понимание основных принципов FDM и SLA действительно поможет вам сэкономить время и деньги в краткосрочной перспективе, но не делайте проектных уступок, которые будет трудно исправить, когда придёт время производить детали с помощью CNC-обработки и литья под давлением. Проектируйте успешную печать сейчас, но не в ущерб будущему производству.

Как перейти от начального прототипирования к функциональному прототипированию?

На стадии начального прототипирования вы собираете компоненты, чтобы решить основные проектные проблемы. Вам ещё не нужно представлять ничего инвесторам или публике; в основном, вам нужно знать, работают ли функции продукта так, как задумано. Если вы нажмёте кнопку на продукте, выполнит ли она задуманное?

Это означает, что ваши производственные потребности минимальны. Высокие допуски не требуются, и технические чертежи могут даже не иметь подписи менеджера. Начальное прототипирование направлено на получение экономически эффективных частей быстро, чтобы вы могли быстро выявлять ошибки. Подумайте об этом как о производстве для отображения вашего наброска на салфетке в физическом пространстве.

Функциональное прототипирование требует большего внимания к источникам деталей. Функциональный прототип должен доказать, что дизайн решает проблему, для которой предназначен ваш продукт, и дать вам хорошее представление о будущем возврате на инвестиции дизайна. То, что вы собираете, должно функционировать почти так же хорошо, как и конечный продукт.

Поэтому для функционального прототипирования вы всё ещё хотите получать детали быстро и в основном из тех же материалов, но используя более качественные процессы и технологии. SLS и MJF становятся более жизнеспособными на этом этапе, как и CNC-обработка — если ваш конечный продукт не основан на полимере, это время для использования металлических компонентов.

Для функционального прототипирования мы рекомендуем использовать быструю, местную сеть Protolabs Network, используя CNC-цеха в вашей зоне таможенного оформления. Части могут быть немного дороже, чем те, которые поступают из-за границы, но вам нужно гораздо меньше из них на этом этапе, и сэкономленное время быстро компенсирует любые дополнительные евро, потраченные на местную скорость.

Возможен ли продуктовый прототип в домашних условиях — в чём преимущество использования производственной сети?

Правда в том, что любой может купить дешёвый принтер FDM и начать печатать прототипные компоненты. Потребительские принтеры FDM могут стоить от 200 до 300 евро, поэтому многие компании покупают несколько из них и размещают их в своих офисах НИОКР.

Проблема с этим решением заключается в том, что оно не учитывает количество времени, необходимое для освоения машины FDM. Для того чтобы извлечь максимум из новенького 3D-принтера, потребуется много настройки.

С самого начала Protolabs Network работала с увлечёнными, детально ориентированными энтузиастами 3D-печати, многие из которых стали проверенными поставщиками. Все небольшие 3D-печать поставщики, оснащённые для начального прототипирования, освоили свои машины до уровня мастерства и могут производить детали, которые всегда будут более надёжными и качественными, чем печать в домашних условиях или в офисе. И многие из них перешли от энтузиастов к промышленным поставщикам, способным производить компоненты, намного превосходящие начальные прототипы.

Преимущество наличия таких увлечённых мастеров на борту заключается в том, что мы можем помочь заполнить производственный пробел на стадии начального прототипирования, который обычно занимал бы гораздо больше часов, разбираясь, как получить приличный результат печати с машины, только что вытащенной из коробки. Признаемся, что простые принтеры имеют низкий барьер для входа, но всё равно, вероятно, это трата времени для высококвалифицированных инженеров, которые занимаются мануалом Ultimaker, вместо того чтобы сосредоточиться на важной проектной работе.

И даже если у вас есть машины под рукой, зачем занимать их, когда Protolabs Network имеет гораздо больше возможностей? Доверие распределённому производству может освободить так много времени и ресурсов, которые помогут вам сосредоточиться на важной проектной работе.