Che cos'è un prototipo funzionale e come si creano più efficacemente uno? Questo articolo copre lo scopo di prototipi funzionali, materiali comuni, processi di produzione utilizzati per crearli, suggerimenti sulla riduzione dei costi e dei tempi di consegna e altro ancora.
Una volta creato un prototipo iniziale, è tempo di passare alla fase di prototipazione funzionale del processo di produzione. Mentre i prototipi iniziali ti consentono di esplorare e testare i concetti e le idee di progettazione di base, vengono spesso realizzati molto più rapidamente ed economici dei prototipi funzionali e non sono adatti per darti un'idea di come la tua parte funzionerà in una situazione di vita reale.
Cos'è un prototipo funzionale?
Un prototipo funzionale è un modello di lavoro di una parte utilizzata per testare o convalidare un concetto. Sono in genere versioni più avanzate dei prototipi iniziali, creati con materiali più durevoli, contenenti componenti funzionali e, in definitiva, più vicine a un prodotto finale.
La prototipazione funzionale è una parte essenziale del processo di progettazione, in quanto consente agli ingegneri e ai progettisti di identificare e risolvere i problemi di funzionalità prima di impegnarsi in una corsa di produzione completa. Dà anche loro un'idea della produzione di una parte, aiutando a convalidare il processo di produzione, nonché il potenziale ritorno sugli investimenti di un particolare design.
Quali materiali vengono utilizzati per creare prototipi funzionali?
Un prototipo funzionale di successo è quello che è a tutti gli effetti e scopi una parte finale. Potrebbero essere necessarie alcune lievi modifiche per farlo fino in fondo, ma essenzialmente ciò che vedi è ciò che otterrai una volta che inizierà la produzione. Ciò significa che molte - se non tutte - delle proprietà di una parte finale dovrebbero essere presenti in un prototipo funzionale. Il materiale che usi per creare il prototipo funzionale, quindi, è estremamente importante. Di seguito sono riportate tre delle categorie di materiali più comuni utilizzate per produrre prototipi funzionali.
Plastica. Utilizzato nella prototipazione funzionale grazie alla loro facilità di produzione, versatilità e efficacia in termini di costi. ABS, PLA e nylon sono tra le materie plastiche più comunemente usate per i prototipi funzionali.
Metalli. I prototipi che richiedono un'alta resistenza e durata sono spesso realizzati in metallo, come alluminio, acciaio o titanio.
Compositi. I prototipi che devono essere leggeri - e richiedono anche alta resistenza, rigidità e durata - sono spesso realizzati in compositi, come fibra di carbonio o fibra di vetro.
Come scegli un materiale per prototipi funzionali?
Ecco alcuni fattori che dovrai considerare quando si seleziona un materiale per la prototipazione funzionale.
Resistenza. Se un prototipo sarà esposto a sostanze chimiche o temperature estreme, il materiale con cui viene prodotto il prototipo deve essere in grado di resistere.
Proprietà estetiche. Se lo scopo di un prototipo è mostrare come sarà una parte finita, dovrai scegliere un materiale che possiede tali qualità o considerare il tempo e i costi coinvolti nella post-elaborazione.
Processo di produzione. Il materiale di un prototipo dovrebbe essere compatibile con il processo di produzione utilizzato per la prototipazione. Ad esempio, la lavorazione a CNC è compatibile con una varietà di metalli e materie plastiche, mentre la stampa 3D è più adatta a diversi tipi di materie plastiche.
Costo e disponibilità. A seconda della scala del progetto, i costi e il tempo possono svolgere ruoli di grandi dimensioni nella creazione di un prototipo funzionale. I budget più piccoli richiederanno materiali a basso costo e scadenze strette richiedono metodi di produzione più veloci.
Quali processi di produzione vengono utilizzati per creare prototipi funzionali?
I prototipi funzionali possono essere tecnicamente creati utilizzando qualsiasi processo di produzione. Alcuni, tuttavia, sono più pratici di altri. La scelta del giusto processo di produzione influenzerà notevolmente l'efficienza del tuo progetto, in termini di costo e tempo.
I metodi di produzione più comuni utilizzati per creare prototipi funzionali sono la lavorazione CNC e la stampa 3D. Il processo giusto dipenderà prevalentemente dalla complessità della parte e dalle proprietà materiali richieste, dalla quantità di prototipi di cui hai bisogno, nonché da qualsiasi budget o vincoli di tempo.
MACCHING CNC. Con la lavorazione a CNC, è possibile creare prototipi funzionali in una vasta gamma di materiali, tra cui metalli, materie plastiche e compositi. La precisione e l'accuratezza della tecnologia lo rendono ideale per la creazione di prototipi con tolleranze strette e intricate geometrie.
Stampa 3D. La modellazione di deposizione fusa (FDM) e la stereolitografia (SLA) sono due tecnologie di stampa 3D spesso utilizzate per creare prototipi funzionali, specialmente quando le materie plastiche sono la scelta giusta di materiale per il tuo progetto. Entrambi sono relativamente rapidi e convenienti e in grado di creare geometrie e strutture complesse.
Come si riducono i costi e i tempi di consegna quando si producono prototipi funzionali?
Mentre ci sono costi associati alla prototipazione funzionale, non è saggio saltare la fase del tutto. Prendi in considerazione la prototipazione funzionale un investimento precoce nella produzione batch, poiché sarai in grado di identificare i difetti di progettazione e produzione da parte tua, oltre a comprendere il suo futuro ritorno sugli investimenti. Detto questo, ci sono diversi passaggi che puoi intraprendere per ridurre i costi e i tempi di consegna associati alla prototipazione funzionale.
Design per la produzione (DFM). Progettando un prodotto pensando alla sua produzione, è più facile creare prototipi funzionali che riflettono accuratamente il prodotto finale e che possano essere prodotti in modo efficiente ed economico. Lo strumento DFM di ProtoLabs Network valuta il design per risultati ottimali nella fase di quotazione.
L'outsourcing: l'outsourcing della produzione di prototipi funzionali in una rete di produzione, come la rete ProtoLabs, può aiutare a ridurre i tempi di consegna e i costi offrendo preventivi istantanei, ordini ottimizzati e feedback immediati sulla produzione di prototipi.
Standardizzazione. La standardizzazione dei processi di progettazione e produzione per prototipi funzionali può aiutare a ridurre i costi e i tempi di consegna eliminando variazioni inutili.
Come si passa dalla prototipazione funzionale alla produzione batch?
Dopo che un prototipo funzionale è stato creato e approvato, è tempo di prendere provvedimenti verso la produzione batch. Tuttavia, ciò non significa che dovresti immergerti immediatamente. Un buon processo di produzione è cauto ma efficiente. Per raggiungere questo obiettivo, puoi fare diversi passaggi. Scopri di più sulla produzione di parti di uso finale.
Condurre una corsa pilota. Una corsa pilota prevede la produzione di un piccolo lotto del prodotto per testare il processo di produzione e identificare eventuali potenziali problemi che possono sorgere.
Ottimizza il processo di produzione. Sulla base dei risultati della corsa pilota, il processo di produzione può essere ottimizzato per migliorare l'efficienza e ridurre i costi.
Ampia la produzione. Una volta ottimizzato il processo di produzione, la produzione batch può essere ridimensionata per soddisfare la domanda.
Monitorare e migliorare i processi. Il monitoraggio continuo e il miglioramento del processo di produzione possono aiutare a ridurre i costi e migliorare l'efficienza nel tempo.
