3 Aspekte des physischen Prototyps

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Die Entwicklung eines jeden Produkts beginnt mit dem Design des Produkts. Das konzeptionelle Design wird dann in einen physischen Prototyp umgewandelt. Die Entwicklung eines physischen Prototyps ist ein wesentlicher Schritt bei der Entwicklung eines neuen Produkts oder einer neuen Technologie. Es wird normalerweise von den Systemanalysten erstellt, um das Design zu bewerten und zu testen.

Ein physischer Prototyp kann alles sein, von einem einfachen handgefertigten Modell bis hin zu einem voll funktionsfähigen Modell, das darstellt, wie das konzeptionelle Design realen Bedingungen entsprechen wird. Heutzutage können physische Prototypen durch die Einführung verschiedener Rapid-Prototyping-Techniken, die sowohl zeitsparend als auch kostengünstig sind, einfach hergestellt werden, indem eine große Anzahl effektiver physischer Prototypen in kürzerer Zeit hergestellt werden, die aufgrund der besseren Ästhetik und Verarbeitung viele Kunden anziehen ein physischer Prototyp.

Arten von physischen Prototypen

1. Funktionierender Prototyp

Ein funktionierender Prototyp ist ein physischer Prototyp, der so entwickelt wurde, dass er alle Merkmale des konzeptionellen Designs darstellt. Ein funktionierender Prototyp ist auch funktionsfähig und entspricht realen Bedingungen.

2. Visueller Prototyp

Ein visueller Prototyp ist ein physischer Prototyp, der nur entwickelt wird, um das Erscheinungsbild, die Abmessungen und die Form des konzeptionellen Designs darzustellen. Ein visueller Prototyp soll nicht die Funktionalität des konzeptionellen Designs darstellen.

3. Funktionsprototyp

Ein funktionaler Prototyp ähnelt einem funktionierenden Prototyp, außer dass der funktionale Prototyp mit einem anderen Maßstab und einer anderen Technik entwickelt werden kann als das Originalprodukt.

4. Prototyp der Benutzererfahrung

Es ist eine Art physischer Prototyp, der so entwickelt wurde, dass er genügend Informationen über das zu entwickelnde Produkt liefert, die von den Forschern für weitere Forschungszwecke verwendet werden sollen.
Rapid Prototyping:Entwicklung physikalischer Prototypen

Die Prototypenentwicklung erfolgt in der Regel durch den Einsatz von Rapid-Prototyping-Techniken durch die Hersteller. Diese Rapid-Prototyping-Techniken sind kostengünstig und zeitsparend. Darüber hinaus sind die mit diesen Techniken hergestellten Prototypen effektiv und ansprechend aufgrund ihrer Ästhetik. Diese Rapid-Prototyping-Techniken prägen die Industrie und sind eine Revolution. Die Herstellung des Produkts erfolgt normalerweise mit einem 3D-Drucker oder einer anderen additiven Fertigungstechnologie unter Verwendung der CAD-Modelldaten.

Der 3D-Druck ist heutzutage eine gängige Rapid-Prototyping-Technik, bei der Material unter Einwirkung eines Computers verfestigt wird, indem die Daten eines CAD-Modells verwendet werden, um den physischen Prototyp zu bilden. Der 3D-Drucker wird bei Haushalts- und Industriekunden immer beliebter, da das beim 3D-Druck verwendete Material im Vergleich zu anderen Fertigungstechniken leicht verfügbar und billiger ist.

Auch die moderne Modellierungssoftware unterstützt das Rapid Prototyping. Diese Software speichert das CAD-Modell im AMF-Format anstelle des STL-Formats, das im Vergleich zum STL-Format weniger Fehler verursacht. Die Benutzeroberfläche dieser Software ist auch benutzerfreundlich, was es den Benutzern leicht macht, darauf zu entwerfen.

CNC-Maschinen werden auch von den Herstellern eingesetzt, um das konzeptionelle Modell in einen physischen Prototyp umzuwandeln. Es ist eine numerisch gesteuerte Maschine, die G-Codes und M-Codes zum Schneiden, Bohren, Ausbohren und anderen Fertigungsvorgängen verwendet. Das CAD-Modell wird mit einer CAM-Software in Fertigungsanweisungen umgewandelt. Die Umwandlung von Anweisungen in G-Codes und M-Codes ermöglicht es der Maschine, einen hochpräzisen physischen Prototyp herzustellen. Moderne CNC-Maschinen, die heutzutage verwendet werden, sind 5-achsig, was es dem Werkzeug ermöglicht, sich entlang 5 verschiedener Achsen gleichzeitig zu bewegen, wodurch die Maschine hocheffiziente und genaue Teile produzieren kann

Der Unterschied zwischen 3D-Drucker und CNC ist durch das Material gekennzeichnet, das für die Herstellung verwendet wird. CNC wird im Allgemeinen für metallische Prototypen verwendet, während 3D-Drucker normalerweise ABS, PLA und weiches PLA für die Entwicklung physischer Prototypen verwenden. Darüber hinaus benötigt ein typischer 3D-Drucker im Vergleich zu einer CNC-, Dreh- oder Präzisionsschleifmaschine viel weniger Platz, was ihn zu einer sehr geeigneten Option für die Hersteller macht. Aber im Allgemeinen hängt die Wahl der Rapid-Prototyping-Technik normalerweise von der Wahl des Materials für den physischen Prototyp ab. Andere Rapid-Prototyping-Techniken, die heutzutage eingesetzt werden, sind

*Shape Deposition Manufacturing (SDM) (und Mold SDM)

*Solid Ground Curing (SGC)

*Selektives Lasersintern (SLS)

*Selektives Laserschmelzen (SLM)

*Stereolithographie (SLA)

*Herstellung ballistischer Partikel (BPM)

*Fabrikation mit gerichtetem Licht (DLF)

*Direktschalen-Produktionsguss (DSPC)

*Fused Deposition Modeling (FDM)

*Laminated Object Manufacturing (LOM)

*Laminierter Harzdruck (LRP)

Bedeutung des physischen Prototyps

Die Entwicklung des physischen Prototyps ist vor der Entwicklung eines Produkts notwendig. Ein Prototyp hilft, viele Faktoren des zu entwickelnden zukünftigen Produkts zu bestimmen, wie unten beschrieben

1. Ermittlung der Produktionskosten und Probleme

Durch die Entwicklung eines physischen Prototyps vor Beginn der eigentlichen Produktion können die Hersteller alle Schwierigkeiten untersuchen, die während des Herstellungsprozesses auftreten könnten. So kann jeder Fertigungsvorgang bearbeitet oder entfernt werden. Dies macht die Produktionskosten minimal. Und ermöglicht es dem Hersteller, die optimale Methode für die Entwicklung des Produkts zu wählen, die ihn am wenigsten kostet und fehlerfreie und genaue Produkte produziert.

2. Bewertung und Test des Produkts

Ein konzeptionelles Design kann vom tatsächlichen Produkt abweichen, was dem Hersteller viele Probleme bereiten kann. Dies kann gelöst werden, indem zunächst ein physischer Prototyp mit einer beliebigen Rapid-Prototyping-Technik erstellt wird, damit das konzeptionelle Design unter realen Bedingungen getestet werden kann. Dies ermöglicht es dem Hersteller, alle Teile zu überprüfen, und Änderungen in der Konstruktion können entsprechend vorgenommen werden. Darüber hinaus kann jedes Teil unter realen Bedingungen bewertet und getestet werden, was es dem Hersteller leicht macht, etwaige Schwierigkeiten zu untersuchen, die nach der Herstellung des Produkts auftreten könnten.

3. Verkauf des Produkts

Ein physischer Prototyp wird im Vergleich zu einem reinen Design mehr Kunden anziehen. Mit dem Prototypen kann dem Kunden das Produkt besser erklärt werden als mit dem Design. Durch einen funktionsfähigen Prototypen lernt der Kunde die versteckten Eigenschaften des Produktes kennen. Darüber hinaus kann die Ästhetik des physischen Prototyps aufgrund des Einsatzes von Rapid-Prototyping-Techniken leicht mehr Kunden anziehen. Daher kann der Absatz des Produkts vor der Produktion des Produkts vorhergesagt werden.

4. Patent

Ein neues Design oder Produkt kann leicht patentiert werden. Mit einem physischen Prototyp in der Hand ist leicht zu erkennen, welche Merkmale des Designs patentiert werden können und welche Teile bearbeitet werden müssen, um patentierbar zu sein. Dies schützt die Hersteller vor etwaigen Klagen, die bei Ähnlichkeiten mit einem bereits patentierten Produkt gegen sie erhoben werden können. Darüber hinaus ist es für einen Patentanwalt viel einfacher, die wichtigsten Merkmale mit einem physischen Prototyp als mit einem konzeptionellen Design zu beschreiben, damit das Patent eingereicht werden kann.

Unterschied zwischen einem Prototyp und einem tatsächlichen Produkt

Obwohl die Ingenieure und Entwickler ihr Bestes geben, um die Unterschiede zwischen dem Prototyp und dem tatsächlichen Produkt zu minimieren. Aber im Allgemeinen kann ein Prototyp vom tatsächlichen Produkt in Bezug auf das verwendete Material, den Bearbeitungsprozess, das Aussehen usw. abweichen.

Das für das Endprodukt verwendete Material ist teuer und schwierig herzustellen, sodass ein Prototyp normalerweise aus einfach herzustellendem Material besteht, dessen Eigenschaften jedoch mit denen des Endprodukts identisch sind. In einigen Fällen ist das für das Endprodukt verwendete Material nicht verfügbar, sodass der Prototyp aus identischem Material besteht. Der Unterschied im Material kann das Aussehen und die Verarbeitung des Endprodukts im Vergleich zum Prototyp verändern.

Endprodukte müssen oft in großen Stückzahlen hergestellt werden, so dass der Herstellungsprozess unterschiedlich sein kann, wobei das Endprodukt oft durch ein Massenproduktionsverfahren entwickelt wird, das kosteneffektiv und zeitsparend ist. Dieses Herstellungsverfahren kann nicht oft für den Prototypen verwendet werden, da das Material oft nicht dasselbe ist. Darüber hinaus können die Herstellungsprozesse des Endprodukts komplex sein, sodass der Prototyp oft unter Verwendung einer einfachen Technik hergestellt wird. Dies kann auch zu Unterschieden im Aussehen des Endprodukts und des Prototyps führen.

Die Qualitätsprüftechniken von Prototyp und Endprodukt können sich ebenfalls unterscheiden. Das Endprodukt, das auf dem Markt verkauft werden soll, durchläuft verschiedene Qualitätsprüfungen. Während der physische Prototyp aufgrund von Unterschieden im Material und in den Herstellungstechniken nicht auf die gleiche Weise wie das Endprodukt geprüft wird.

Schlussfolgerung

Es ist offensichtlich, dass die Entwicklung eines physischen Prototyps heutzutage in der Industrie ein notwendiger Prozess ist, um das Design zu bewerten und zu testen, bevor es in die Herstellungsphase eintritt. Darüber hinaus sagt der physische Prototyp die Herstellungskosten und alle Schwierigkeiten voraus, die während des Prozesses auftreten können, sodass der Hersteller die optimale kostengünstige Methode wählt.

Ein physischer Prototyp zieht im Vergleich zum konzeptionellen Design auch mehr Kunden an. Und mit der Entwicklung von Software und Rapid-Prototyping-Techniken ist es kein Problem, einen Prototyp in viel kürzerer Zeit und mit größerer Genauigkeit herzustellen. Es kann sich ein wenig vom tatsächlichen Produkt unterscheiden, ist aber beim Verkauf von Produkten in modernen Industrien effektiv.