プロトタイプ開発：プロトタイプの作成について知っておくべきことすべて

製造業者がそれを顧客ベースにリリースする前に、部品または製品の製造に関係する多くのプロセスがあります。単一のプロセスのように見えるかもしれませんが、これらの段階の多くは、部品/製品が次の段階に進む前に、いくつか実行する必要があります。そのような段階の一例は、プロトタイプ開発段階です。

この段階は、製品が製造または機能に適しているかどうかを判断するため、最も重要な段階の1つです。また、機械工がこの段階で部品の不要な機能を排除できるため、コストも削減されます。プロトタイプの開発段階が何を伴うのかを知りたい場合は、この記事を最後まで読んでください。

プロトタイプ開発とは ？

定義

フレーズを定義するために、それを構成要素に分解しましょう。プロトタイプは、製品の機能を実証し、部品の完全な開発に投資する前にすべての可能性を探求する、部品の類似品またはコピーです。プロトタイプは、ペンと紙を使用した詳細な図面から、製品の完全に機能するバージョンまでさまざまです。したがって、プロトタイプ開発は、メーカーがプロトタイプを作成するために使用する一連のプロセスにすぎません。多くの人がプロトタイプ開発をプロトタイプ製造と呼んでいます。

プロトタイプ開発のカテゴリ

製品の設計と、メーカーが最終製品の機能をどのように期待しているかに基づいて、プロトタイプを4つのカテゴリに分類できます。カテゴリは次のとおりです。

1。実用的なプロトタイプ

名前が示すように、製品開発者は、実用的なプロトタイプに、可能な限り多くの最終製品の特徴と機能を展示させます。

2。関数プロトタイプ

機能プロトタイプと動作プロトタイプは、開発プロセスが似ています。ただし、製品開発者は通常、機能プロトタイプを異なるスケールで、異なる技術を使用して作成します。

3。ビジュアルプロトタイプ

製品開発者は、製品のコンセプトの形状、測定値、および支出を投影するためのビジュアルプロトタイプを設計します。このプロセスでは、製品が機能するかどうかを示す必要がないため、他のプロトタイプよりも簡単に作成できます。

4。ユーザーエクスペリエンスのプロトタイプ

製品開発者は、ユーザーエクスペリエンスのプロトタイプに、製品製造のさらなる研究に役立つ十分な詳細を紹介します。

プロトタイプ開発の重要性

プロトタイプの開発段階は、すべての部品製造にとって重要な非常に貴重なプロセスです。部品メーカーがプロトタイプの開発段階を見落とすことができない理由は次のとおりです。

1。製品の売り込み

クライアントや利害関係者がサポートしない部品や製品を作ることに意味はありません。プロトタイプ付きの製品を販売することは、プロトタイプなしで販売するよりもクライアント/利害関係者を納得させることに同意することができます。これは、プロトタイプに触れて感じ、フィードバックを提供できるためです。彼らのフィードバックは、最終製品に大幅な設計変更を加える上でも重要です。

2。コンセプトをテストする

部品の設計を引き出すことは、それが実際の条件で意図された機能を果たすことを保証するものではありません。プロトタイプの設計は、作業環境にさらされたときに部品がどのように機能するかを評価するための優れた方法です。このテストは、製造業者が設計の修正または破棄する部分を決定するのに役立ちます。

3。生産コストの最小化

プロトタイプは製品生産のための資本の一部も消費するため、これは間違っているように見える人もいます。ただし、プロトタイプの作成に使用される量は、試行錯誤の方法を使用した場合に利害関係者が浪費しなければならない量と比較してわずかです。これは、プロトタイプが、製造元が製品に対して行う必要のあるすべての改訂を決定するのに役立つためです。したがって、製造コストのより正確な見積もりを決定できます。

プロトタイプと最終製品の違い

一般的に、メーカーと製品開発者は、プロトタイプと最終製品の違いを最小限に抑えるために可能な限り努力します。実際の製品は、外観、使用されている材料、または機械加工プロセスの点でプロトタイプとは異なる場合があります。

たとえば、最終製品の製造に使用される材料は通常高価ですが、プロトタイプの原材料は安価なものから作られています。ただし、その特性は通常、最終製品の特性と同じです。この原材料の違いにより、最終製品の外観や仕上げに変化が生じる可能性があります。

また、完成品と試作品の数量は常に異なります。通常、製造業者は、製造プロセスにのみ必要なため、製品のプロトタイプを少量で作成します。ただし、いくつかの理由から、最終製品は大量に製造されます。 1つは、製造プロセスが複雑な場合があることです。したがって、プロトタイプのように少量で製品を製造する余裕はありません。また、最終製品をバッチで生産することは、時間とお金を節約するのに役立ちます。

プロトタイプ開発フェーズ

前述のように、製品プロトタイプの開発プロセスには3つの一般的なフェーズがあります。それらは：

1。アルファフェーズ

プロトタイプ製造のこのフェーズでは、2つの質問に答えるプロトタイプを開発します。

• パーツの外観と感触はどうなりますか？
• 機能しますか？

ほとんどのフェーズでは、各質問には個別のプロトタイプが作成されています。ただし、一部のメーカーは、両方の質問に対して1つのプロトタイプを作成する場合があります。それはすべて状況に依存します。メーカーは、それぞれ質問の外観と概念実証のプロトタイプの両方に答えるために作成されたプロトタイプを呼び出します。

概念実証プロトタイプは、パーツが機能するかどうかをテストするために使用されるプロトタイプです。このプロトタイプは、外観にはあまり関係ありません。その主な目標は、設計の予備的な機能をテストすることです。このようにして、製造業者は、設計に着手する前に、その設計が製造に適しているかどうかを判断できます。板紙、モーター、スイッチなど、非常に安価で簡単にアクセスできる材料を使用しています。

次に、製造元が概念実証プロトタイプを成功と見なした後、外観のプロトタイプが登場します。このプロトタイプは見た目がもっと気になっていて、機能さえないかもしれません。また、プロトタイプの製造には、より高価な材料と機械加工方法を使用します。 3D印刷は、この段階で使用される一般的な機械加工プロセスです。

メーカーはこれを使用して、潜在的な購入者や利害関係者に売り込むこともできます。このようにして、クライアントと利害関係者は製品を視覚化できます。メーカーは、次のフェーズに向けて適切なフィードバックを得ることができます。このフェーズが成功したと見なされると、機械工は後続のプロトタイプ用にCNC機械加工などのより複雑な機械加工方法の準備を開始します。

2。ベータフェーズ

このフェーズは、アルファフェーズでのクライアントのフィードバックと利害関係者に基づいて構築され、さらに洗練されたプロトタイプを作成します。この段階では、機能性の点で製品は最終製品に近づいています。プロトタイプもこの段階で広範なテストを受けます。このフェーズで作成された2つのプロトタイプは、エンジニアリングです。 および本番 プロトタイプ。

エンジニアリングプロトタイプ アルファフェーズでの概念実証プロトタイプへのアップグレードです。これは、最終製品の視覚的、製造可能、および機能的な模倣を実現することを目的としています。以前に得られたフィードバックにより、このプロトタイプにはさらに洗練されたものがあります。機械工は、この段階で射出成形や板金製造などのより複雑な製造方法を使用します。これは、最終製品を可能な限り模倣するためです。機械工はこのプロトタイプを作るために良質の材料を使用しています。

繰り返しになりますが、メーカーはプロトタイプをリアルタイムの条件でテストして、新製品が意図した機能を果たすことができるかどうかを確認します。

エンジニアリングプロトタイプが成功した後、メーカーは生産プロトタイプを作成します 。これは、設計が大量生産と工具のセットアップで承認される前の最後のプロトタイプです。このプロトタイプは大量生産に近いため、製品と最も類似しているはずです。ただし、最終製品に使用される高価な材料を使用しない場合があります。

状況によっては、一部の機械工はエンジニアリングと生産の両方のプロトタイプを組み合わせる場合があります。ただし、それは製品に関連するリスク評価に大きく依存します。結論として、機械工は残りの決定に生産プロトタイプを使用します。これは、美学から最終的な設計承認にまで及びます。利害関係者がこのテストと製造コストを承認すると、機械工は大量生産の準備をします。

3。パイロットフェーズ

このフェーズでは、機械工が最終/パイロットプロトタイプを作成します。それ以上の問題がなければ、これは他のパーツユニットがどのように見えるかとまったく同じであるため、これは最初の製品です。機械工がそれをプロトタイプと見なす唯一の理由は、それがまだいくつかの認証を取得する必要があるためです。一部の金属およびプラスチック部品の製造に使用される製造方法（射出成形やCNC機械加工など）の変更など、いくつかの変更をここで行うことができます。

最終的な変更後、機械工はパイロットプロトタイプを認証のために独立したレビュー委員会に送ります。これらの認証を取得した後、最終的に生産を商業段階に開始できます。

他の一部の機械工は、概念実証（POC）や最小実行可能製品（MVP）などの異なる用語を使用する場合がありますが、これら3つの用語はプロトタイプ開発ではほぼ普遍的です。

一般的なプロトタイプ開発の間違い

業界の多くの初心者は、プロトタイプの開発段階について誤解しがちであり、最終製品に多くの問題を引き起こす可能性があります。このような間違いの例は次のとおりです。

• プロトタイプ開発の各フェーズをどのように進めるかについて専門家の考慮事項を求めていません。
• コストを正確に見積もることができなかった
• 十分なユーザーフィードバックが得られていません。プロセスを成功させるには、ユーザーからのフィードバックが非常に重要です。
• プロトタイプ開発プロセスを一定の時間枠に収めようとしています。このプロセスの長さは、パーツの洗練度によって異なります。

プロトタイプ開発を成功させるための非常に重要な部分の1つは、プロからのアドバイスを求めることです。 RapidDirectには、製品のプロトタイプ製造を成功させるために必要なすべての専門知識があります。

結論

生産のあらゆる部分のプロトタイプ開発は、多くの計画と慎重な検討を必要とするプロセスの一部です。これを自分で行うこともできますが、専門家の助けを求めることもできます。これにより、作業が簡単になり、時間を節約できます。

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よくある質問

Q： プロトタイプの開発プロセスにはどのくらい時間がかかりますか？

A： これは、製品の種類によって大きく異なります。コンセプト段階から商業生産に至るまで、6か月から数年の範囲である可能性があります。

Q： 部品のプロトタイプを作成するのにどれくらいの費用がかかりますか？

A： 試作品の価格は、試作品の段階と製品の洗練度によって異なります。たとえば、外観のプロトタイプは500ドルから150ドルの範囲である可能性があります。