Was jeder über Produktdesign-Prototypen wissen sollte

Prototyping im Produktdesign ist ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung jedes Produkts. Es gibt viele Geschichten und Studien, die diesen Wert belegen, aber es genügt zu sagen, dass die Produktentwicklung ohne Prototyping viel zeitaufwändiger, teurer und riskanter wäre.

Prototyping, in seiner formalsten Definition, ist die Herstellung eines funktionalen Produkts, das in Materialien so nah wie möglich an den Produktionsmaterialien gebaut, nach den Toleranzen der Produktionszeichnungen gebaut und zu Testzwecken zusammengebaut wird. Diese Prototypen nennen wir „Engineering Check Prototypes“, weil sie unser Engineering „überprüfen“ und für vollständige Funktionstests verwendet werden. Manchmal können diese auch bei Konformitätsprüfungen und Zertifizierungen für UL, FCC, TÜV, CE, CSA und andere verwendet werden. Es gibt hier einen Vorbehalt bezüglich bestimmter Einreichungen, die Vollproduktionsformteile erfordern, keine bearbeiteten Muster aus den gleichen Materialien, obwohl dies je nach Produkt und/oder Markt ein Einzelfall zu sein scheint.

Prototyping, weiter gefasst, kann und wird in vielen Schritten des Entwicklungsprozesses zur Validierung eingesetzt. Es kann als Formstudien verwendet werden, um die Ergonomie zu überprüfen, Subsystem-Testaufbauten, um die Funktion zu einem frühen Zeitpunkt im Prozess sicherzustellen, oder als Konstruktionsprüfungsprototypen, um Konstruktionsdateien zu überprüfen und vor dem Produktionsanlauf zu testen.

Das oben beschriebene Prototyping ist eigentlich nur das Prototyping von Produkten, aber das Produktdesign-Prototyping könnte auch für Computersoftwareanwendungen oder Website-Apps gelten. Diese digitalen Produkte werden oft als Prototypen erstellt, um Benutzerinteraktionen und Marktakzeptanz zu testen. Google hat einen Prozess namens „Design Sprints“ entwickelt, der ein beschleunigter Prozess ist, um Probleme zu untersuchen und zu identifizieren, Lösungen zu konzipieren und zu entwickeln, Prototypen zu erstellen und sie in etwa 5 Tagen zu testen. Da es mit Apps begann, kann das Prototyping natürlich sehr schnell durchgeführt werden (in Stunden, nicht in Wochen) und das Testen kann auf einem Telefon, Tablet oder Desktop anhand dieser visuellen Seitenbeispiele durchgeführt werden.

Der Entwicklungsprozess beginnt mit dem Nachweis, dass die Idee funktioniert, führt zu physikalischen Studien des Geräts, mechanische und andere Ingenieursarbeiten werden für die Produktion des Geräts durchgeführt und Tests, Werkzeuge und Inbetriebnahme beginnen. Wir werden teilen, wie das Prototyping des Produktdesigns in jedem Schritt des Entwicklungsprozesses angewendet wird, während er vom ersten Konzept bis zur Massenproduktion verläuft.

1.Physische Mockups

Prototyping kann für jedes Gerät zu einem frühen Zeitpunkt im Prozess erforderlich sein, um ein Gefühl dafür zu bekommen und ergonomische Herausforderungen zu erkennen und zu lösen. Handheld- oder tragbare Gegenstände reagieren kritisch auf die physische Verkörperung und diese frühen Modelle bieten schnelle Bewertungen und heben Probleme hervor, die durch das Testen dieser physikalisch genauen Modelle gelöst und nachgewiesen werden können. Nachdem wir ein All-in-One-Glukose-Testsystem basierend auf den physischen Komponenten und der Größe unserer Kunden erstellt hatten, und nachdem wir 5 physische Modelle unterschiedlicher Ästhetik und Stile angefertigt und weltweit getestet hatten, stellten wir fest, dass sie 10 % kleiner sein mussten, um ein akzeptable Größe für die Erwartungen der Märkte. Modelle wurden in den kleineren Größen neu gemacht und „voila“ der Markt akzeptierte sie als akzeptabel. Dies war nicht zu teuer und ermöglichte ein schnelles Versagen und schnelle erneute Tests.

Ein weiteres Beispiel für den Wert dieser Modelle ergab sich beim Entwerfen von chirurgischen Werkzeugen und Zauberstäben. Als er einmal einen Arzt in einer Fokusgruppe fragte, „was würden Sie ändern“ war seine Antwort „nichts, es ist in Ordnung“. Als wir später physische Mockups auf den Tisch legten, nahm er sie auf und hatte viel über gute und schlechte Dinge in den von uns gezeigten Mockups zu erzählen. Wir haben festgestellt, dass eine Richtungstastenfunktion gut ist, aber wie eine Taste aussah, die gedrückt werden würde, also haben wir sie auf eine ebene Fläche minimiert und beide Ziele erreicht, indem sie die Spitzenrichtung des Werkzeugs anzeigt, die Benutzer jedoch nicht mit ihrer visuellen Präsenz überfordert oder in die Irre führt . Das resultierende Produkt wurde der beste arthroskopische Operationsstab seiner Zeit.

2. Subsystem-Funktionsmodelle oder Test Mules:

Prototyping im Produktdesign ist in einigen Fällen notwendig, um die Funktionalität von Subsystemen frühzeitig nachzuweisen und die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass wir spät im Prozess feststellen, dass etwas einfach nicht funktioniert. Diese frühen Subsystem-Builds fließen in das alte Prinzip „Fail Fast, Fail Early“ ein, das argumentiert, dass Sie das Produkt robuster machen können, wenn Sie Fehler schnell erkennen können, indem Sie die Wahrscheinlichkeit verringern, dass Sie den gesamten Entwicklungszeitplan nur damit verbracht haben, einen Fehler in einem zu finden der anfänglichen Subsystemannahmen.

Produktdesign-Prototyping kann auch notwendig sein, um verschiedene Möglichkeiten zu testen, damit etwas funktioniert. Wir nennen diese "Test-Mules", weil sie für viele Tests verwendet werden, oft mit unterschiedlichen physischen Größen, Winkeln, Positionen, Entfernungen usw. Wir haben solche medizinischen chirurgischen Wagen dutzende Male gemacht. Wir stellten Ständer her, die Displays oder Bedienelemente in einer Vielzahl von Höhen, Winkeln und Entfernungen vom Patienten hielten. Diese ermöglichen das Testen dieser Interaktionspunkte in voller Größe, da sie für die Verwendung durch Ärzte oder Pflegepersonal in chirurgischen und oft kritischen Situationen optimiert werden mussten.

Mechanische Funktionstestpantoletten können auch verwendet werden, um zu beweisen, dass ein Konzept mechanisch funktioniert, aber möglicherweise nicht dem endgültigen Erscheinungsbild entspricht. Dies kann schnell und kostengünstig sein, wenn Sie sich nur auf die Elemente konzentrieren, die für die Funktionsfähigkeit erforderlich sind. Oder vielleicht hat es mehrere Variablen, damit wir es in einer Vielzahl von Variationen ausprobieren können, die auf denselben Teilen basieren. Einmal hatten wir eine Tür, die hochgeklappt werden musste, um Zugang zu den Innenkomponenten zum Platzieren der wissenschaftlichen Probe zu haben, aber sie konnte beim Anheben nicht in Ihr Gesicht schwingen. Wir brauchten auch, dass es schwerelos ist, mit ausbalancierten Gasfedern und Schwenk- / Montagewinkeln, die den Schwerpunkt und die Schwingung bei jedem von uns getesteten optionalen Lochmuster ändern. Am Ende haben wir für jeden die besten Locations gefunden und es hat schlussendlich perfekt geklappt. Dies war etwas grob, aus Sperrholz und Metallhebelarmen, wurde aber in Stunden statt Tagen hergestellt und die Tests fanden sofort statt. Als wir die letzten technischen Details durchgingen, war dies ein Bereich, der uns keine Bedenken bereitete, da er früh nachgewiesen wurde.

3. Engineering-Check-Prototypen

Engineering Check Prototypen werden aus maschinentauglichen Materialien hergestellt, die den Serienmaterialien so nahe wie möglich kommen. Die 3D-CAD-Engineering-Dateien zusammen mit QC-Zeichnungen, die Materialien, Formschräge, Toleranzen und Genauigkeit der Ebenheit oder Rechtwinkligkeit angeben, werden verwendet, um die Werkzeugwege für die CNC der tatsächlichen Geometrie zu generieren, während die Zeichnungen Bereiche mit größerer Empfindlichkeit gegenüber einzigartigen Kriterien angeben, die für die Herstellung erforderlich sind die Teil- oder Montagearbeit. Dies wird letztendlich bestätigen, dass es funktioniert, wenn wir das Teil nach unseren Dateien und Zeichnungen erstellen. Wenn wir feststellen, dass beim Prototypenbau etwas nicht funktioniert, überprüfen wir die Abmessungen und wenn wir einen Fehler finden, beheben wir ihn in den Zeichnungen und CAD-Dateien und erstellen in einigen Fällen einen erneuten Prototyp, in anderen werden die Updates einfach in die Werkzeugversion aufgenommen .

Materialien, die dem beabsichtigten Produktionsmaterial am nächsten kommen, geben uns Vertrauen in Dinge wie Festigkeit, Biegung, Druckgefühl, Gewicht usw. Dies sind alles frühe Chancen, Fehler oder Probleme zu finden, deren spätere Änderung schmerzhaft sein wird. Wenn wir eine ABS/Polycarbonat-Mischung vorschlagen, stellen wir eine PC/ABS-Mischung in Maschinenqualität aus dem dicksten Material her, das wir kaufen können. Wenn es dicker sein soll, können wir zwei dicke Platten mit einer Lösungsmittelchemikalie zusammenkleben, die das Material aufweicht und eine molekulare Verbindung herstellt, die fast so gut ist, als ob sie ursprünglich so dick hergestellt worden wäre.

Dies gilt für alle Materialien im Produktdesign, Blech, Kunststoff, Klebstoffe, Vinyl, Lager, praktisch alles, einschließlich Elektrokabel. Einer der schwierigsten Prototypen sind kundenspezifische Federn. Wir haben festgestellt, dass wir Federkräfte mit typischen CAD-Tools der Finite-Elemente-Analyse (FEA) nicht genau definieren können. Also definieren wir, was unserer Meinung nach die richtige Feder ist, um die gewünschten Kräfte zu liefern. Wenn wir sie dann prototypisieren, prototypieren wir dasjenige, das unsere Analyse für richtig hält, und wir bauen zwei leichtere und zwei schwerere Kraftbeispiele und finden durch Tests dasjenige, das genau unseren Kraftzielen entspricht. Es ist etwas teurer, 5 statt 1 zu bauen, aber viel billiger, sie alle auf einmal zu bauen, anstatt seriell einzeln zu bauen.

Letztendlich ist das Prototyping des Produktdesigns auch eine Möglichkeit, Marktreaktionen zu sehen. Wenn Sie ein Dutzend oder so machen, kann das Marketingteam sie verwenden, um das Produkt mit echten Kunden zu vermarkten. Diese werden vor Produktionsbeginn durchgeführt, damit alle gewonnenen Erkenntnisse in das Produkt umgesetzt werden können, bevor die Produktion beginnt. Dies erspart späte Aktualisierungen, die sich auf Werkzeuge oder andere Dinge zum Hochfahren der Produktion wie Vorrichtungen oder Testmethoden auswirken. Jedes Update, das vor der Produktionsfreigabe erfolgen kann, kann viel Zeit und Geld sparen. Nach der Produktion kann eine Änderung Werkzeugänderungen (sehr teuer), Montageänderungen (neue Schulung) auslösen, manchmal sogar eine erneute Prüfung und / oder erneute Einreichung bei Zertifizierungsstellen (z. B. eine elektrische Komponente oder ein Material) erforderlich machen ändern).

Das Prototyping von Produktdesigns ist die beste Methode, um Annahmen zu überprüfen, die Kundenakzeptanz nachzuweisen, Funktion oder Montage- oder Herstellungsverfahren sicherzustellen, eine frühe Zertifizierung zu erreichen, falls zulässig, Märkte und Benutzer zu testen. Es ist das kostengünstigste, zeitsparendste und kostengünstigste Werkzeug, das in der Produktentwicklung verfügbar ist. Bitte mach es schnell und oft!

Wenn Sie in Menlo Park sind und Hilfe beim Prototyping benötigen, kommen Sie bitte vorbei oder kontaktieren Sie uns.