Vad är en funktionell prototyp, och hur skapar du mest effektivt? Den här artikeln täcker syftet med funktionella prototyper, vanliga material, tillverkningsprocesser som används för att skapa dem, tips om att minska kostnaderna och ledtiderna och mer.
När du har skapat en initial prototyp är det dags att gå vidare till den funktionella prototypfasen för tillverkningsprocessen. Medan initiala prototyper tillåter dig att utforska och testa grundläggande designkoncept och idéer, görs de ofta mycket snabbare och billigt än funktionella prototyper och är inte lämpliga för att ge dig en uppfattning om hur din del kommer att fungera i en verklig situation.
Vad är en funktionell prototyp?
En funktionell prototyp är en fungerande modell av en del som används för att testa eller validera ett koncept. De är vanligtvis mer avancerade versioner av initiala prototyper, skapade med mer hållbara material, som innehåller funktionella komponenter och i slutändan närmare en slutprodukt.
Funktionell prototypning är en väsentlig del av designprocessen, eftersom det gör det möjligt för ingenjörer och designers att identifiera och lösa funktionalitetsproblem innan de förbinder sig till en fullständig produktionskörning. Det ger dem också en uppfattning om en dels tillverkbarhet och hjälper till att validera tillverkningsprocessen - såväl som den potentiella avkastningen på en viss design.
Vilka material används för att skapa funktionella prototyper?
En framgångsrik funktionell prototyp är en som är för alla ändamål en sista del. Vissa små tweaks kan krävas för att få det hela vägen dit, men i huvudsak vad du ser är vad du kommer att få när produktionen börjar. Detta innebär att många - om inte alla - av en sista dels egenskaper bör finnas i en funktionell prototyp. Materialet du använder för att skapa din funktionella prototyp är då oerhört viktigt. Följande är tre av de vanligaste materialkategorierna som används för att tillverka funktionella prototyper.
Plast. Används vid funktionell prototyper på grund av deras enkla tillverkning, mångsidighet och kostnadseffektivitet. ABS, PLA och nylon är bland de mest använda plasten för funktionella prototyper.
Metaller. Prototyper som kräver hög styrka och hållbarhet är ofta tillverkade av metall, såsom aluminium, stål eller titan.
Kompositer. Prototyper som måste vara lätta - och också kräver hög styrka, styvhet och hållbarhet - är ofta tillverkade av kompositer, såsom kolfiber eller glasfiber.
Hur väljer du ett material för funktionella prototyper?
Här är några faktorer som du behöver tänka på när du väljer ett material för funktionell prototyper.
Motstånd. Om en prototyp kommer att utsättas för kemikalier eller extrema temperaturer, måste materialet som din prototyp tillverkas kunna motstå dem.
Estetiska egenskaper. Om en prototyps syfte är att visa hur en färdig del kommer att se ut, måste du välja ett material som har dessa egenskaper, eller överväga den tid och kostnader som är involverade i efterbehandlingen.
Tillverkningsprocess. En prototyps material bör vara kompatibelt med tillverkningsprocessen som används för prototyper. Till exempel är CNC -bearbetning kompatibel med en mängd olika metaller och plast, medan 3D -utskrift är bättre lämpad för olika typer av plast.
Kostnad och tillgänglighet. Beroende på omfattningen av ditt projekt kan kostnad och tid spela stora roller för att skapa en funktionell prototyp. Mindre budgetar kommer att kräva lågkostnadsmaterial, och trånga tidsfrister behöver snabbare tillverkningsmetoder.
Vilka tillverkningsprocesser används för att skapa funktionella prototyper?
Funktionella prototyper kan tekniskt skapas med vilken tillverkningsprocess som helst. Vissa är dock mer praktiska än andra. Att välja rätt tillverkningsprocess kommer att påverka ditt projekts effektivitet i hög grad när det gäller både kostnad och tid.
De vanligaste tillverkningsmetoderna som används för att skapa funktionella prototyper är CNC -bearbetning och 3D -utskrift. Den rätta processen kommer främst att bero på delens komplexitet och nödvändiga materialegenskaper, mängden prototyper du behöver, liksom alla budget- eller tidsbegränsningar.
CNC -bearbetning. Med CNC -bearbetning kan du skapa funktionella prototyper i ett brett spektrum av material, inklusive metaller, plast och kompositer. Teknologins precision och noggrannhet gör den idealisk för att skapa prototyper med snäva toleranser och intrikata geometrier.
3D -utskrift. Fused deponeringsmodellering (FDM) och stereolitografi (SLA) är två 3D -trycktekniker som ofta används för att skapa funktionella prototyper, särskilt när plast är rätt materialval för ditt projekt. Båda är relativt snabba och prisvärda och kan skapa komplexa geometrier och strukturer.
Hur minskar du kostnader och ledtider när tillverkning av funktionella prototyper?
Även om det finns kostnader förknippade med funktionell prototypning, är det oklokt att hoppa över fasen helt. Överväg funktionell prototyper en tidig investering i batchproduktionen, eftersom du kommer att kunna identifiera design- och tillverkningsfel i din sida - samt få en förståelse för dess framtida avkastning på investeringar. Som sagt, det finns flera steg du kan vidta för att minska kostnader och ledtider förknippade med funktionell prototyper.
Design för tillverkbarhet (DFM). Genom att utforma en produkt med sin tillverkbarhet i åtanke är det lättare att skapa funktionella prototyper som exakt återspeglar slutprodukten och som kan produceras effektivt och kostnadseffektivt. Protolabs Network: s DFM -verktyg utvärderar din design för optimala resultat i citatstadiet.
Outsourcing: Outsourcing av tillverkning av funktionella prototyper till ett tillverkningsnätverk, till exempel Protolabs Network, kan bidra till att minska ledtiderna och kostnaderna genom att erbjuda omedelbara citat, optimerade beställningar och omedelbar feedback beträffande prototyptillverkbarhet.
Standardisering. Att standardisera design- och produktionsprocesserna för funktionella prototyper kan bidra till att minska kostnaderna och ledtiderna genom att eliminera onödiga variationer.
Hur går du från funktionell prototyp till batchproduktion?
Efter att en funktionell prototyp har skapats och godkänts är det dags att vidta steg mot batchproduktion. Detta betyder dock inte att du omedelbart bör dyka in. En bra produktionsprocess är försiktig men ändå effektiv. För att uppnå detta kan du ta flera steg. Ta reda på mer om att producera delar av slutanvändning.
Genomföra en pilotkörning. En pilotkörning innebär att producera ett litet parti av produkten för att testa tillverkningsprocessen och identifiera eventuella problem som kan uppstå.
Optimera produktionsprocessen. Baserat på resultaten från pilotkörningen kan produktionsprocessen optimeras för att förbättra effektiviteten och minska kostnaderna.
Skala upp produktionen. När produktionsprocessen har optimerats kan satsproduktionen skalas upp för att möta efterfrågan.
Övervaka och förbättra processer. Kontinuerlig övervakning och förbättring av din produktionsprocess kan bidra till att minska kostnaderna och förbättra effektiviteten över tid.
