物理プロトタイプの 3 つの側面

どのような製品の開発も、製品の設計から始まります。次に、概念設計が実際のプロトタイプに変換されます。物理プロトタイプの開発は、新製品または新技術の開発に不可欠なステップです。通常、システムアナリストが設計を評価およびテストするために作成されます。

物理的なプロトタイプは、単純な手作りのモデルから、概念設計が現実世界の条件にどのように対応するかを表す完全に動作するモデルまで、何でもかまいません。現在、物理プロトタイプは、さまざまなラピッドプロトタイピング技術の導入によって簡単に製造できます。これは、時間を節約するだけでなく、費用対効果の高いものです。多くの効果的な物理プロトタイプを短時間で作成し、より優れた美学と仕上げにより多くの顧客を引き付けています。物理的なプロトタイプ。

物理プロトタイプの種類

1.ワーキングプロトタイプ

作業プロトタイプは、概念設計のすべての機能を表すように開発された物理プロトタイプです。実用的なプロトタイプも機能し、実際の条件に対応します。

2.ビジュアルプロトタイプ

ビジュアルプロトタイプは、概念設計の外観、寸法、および形状を表すためにのみ開発される物理的なプロトタイプです。ビジュアルプロトタイプは、概念設計の機能を描写することを意図したものではありません。

3.機能プロトタイプ

機能プロトタイプは、機能プロトタイプが元の製品とは異なる規模と技術で開発される可能性があることを除いて、作業プロトタイプに似ています。

4.ユーザーエクスペリエンスのプロトタイプ

これは、研究者がさらなる研究目的で使用する、開発中の製品に関する十分な情報を提供するように開発された物理プロトタイプの一種です。
ラピッドプロトタイピング:物理プロトタイピング開発

プロトタイプの開発は通常、メーカーによるラピッドプロトタイピング技術の採用によって行われます。これらのラピッドプロトタイピング手法は、費用対効果が高く、時間を節約できます。さらに、これらの技法によって作成されたプロトタイプは効果的であり、その美学により魅力的です。これらのラピッドプロトタイピング技術は業界に大きな影響を与えており、革命です。製品の製造は、通常、CAD モデルデータを利用して、3D プリンターまたはその他の積層造形技術によって行われます。

3D プリンティングは、CAD モデルのデータを使用してコンピュータの操作で材料を固めて物理的なプロトタイプを形成する、今日では一般的なラピッドプロトタイピング技術です。 3D プリンターは、3D プリントで使用される材料が容易に入手でき、他の製造技術と比較して安価であるため、国内および産業の顧客の間で人気が高まっています。

最新のモデリングソフトウェアは、ラピッドプロトタイピングにも役立ちます。このソフトウェアは、CAD モデルを STL 形式ではなく AMF 形式で保存するため、STL 形式と比較してエラーが少なくなります。このソフトウェアのインターフェースもユーザーフレンドリーで、ユーザーが簡単にデザインできるようになっています。

メーカーは、概念モデルを実際のプロトタイプに変換するために CNC マシンも使用しています。切削、穴あけ、中ぐりなどの加工をGコード、Mコードで行う数値制御の機械です。 CAD モデルは、CAM ソフトウェアを使用して製造指示書に変換されます。ディレクティブを G コードと M コードに変換することで、マシンは非常に正確な物理プロトタイプを作成できます。最近使用されている最新の CNC マシンは 5 軸であり、ツールが同時に 5 つの異なる軸に沿って移動できるため、マシンは非常に効果的で正確な部品を生産できます

3D プリンターと CNC の違いは、製造に使用されている材料にあります。 CNC は一般的に金属プロトタイプに使用されますが、3D プリンターは通常、物理プロトタイプの開発に ABS、PLA、およびソフト PLA を使用します。さらに、典型的な 3D プリンターは、CNC、旋盤、または精密研削盤と比較してはるかに少ないスペースを使用するため、メーカーにとって非常に適したオプションです。しかし、一般的に、ラピッドプロトタイピング技術の選択は、通常、物理プロトタイプの材料の選択に依存します。最近採用されているその他のラピッドプロトタイピング技術は

*Shape Deposition Manufacturing (SDM) (および Mold SDM)

*固体地盤養生 (SGC)

*選択的レーザー焼結 (SLS)

*選択的レーザー溶融（SLM）

*ステレオリソグラフィー (SLA)

*弾道粒子製造 (BPM)

*ディレクテッドライトファブリケーション (DLF)

*直接シェル生産鋳造 (DSPC)

*溶融堆積モデリング (FDM)

*積層造形物製造（LOM）

*ラミネートレジン印刷（LRP）

物理プロトタイプの重要性

製品開発の前に、物理プロトタイプの開発が必要です。プロトタイプは、以下で説明するように、開発される将来の製品の多くの要素を決定するのに役立ちます

1.生産コストと課題の決定

実際の生産を開始する前に物理的なプロトタイプを開発することで、製造業者は製造作業中に発生する可能性のある問題を調べることができます。そのため、あらゆる製造工程を編集または削除できます。これにより、製造コストを最小限に抑えることができます。また、メーカーは、コストが最も低く、エラーのない正確な製品を製造できる製品開発の最適な方法を選択できます。

2.製品の評価とテスト

概念設計は実際の製品とは異なる場合があり、メーカーにとって多くの問題を引き起こす可能性があります。これは、最初にラピッドプロトタイピング技術を使用して物理プロトタイプを作成し、概念設計を実際の条件でテストできるようにすることで解決できます。これにより、製造業者はすべての部品をレビューし、それに応じて設計の修正を行うことができます。さらに、各部品は実際の条件で評価およびテストできるため、メーカーは製品の製造後に発生する可能性のある問題を簡単に確認できます。

3.製品の販売

物理的なプロトタイプは、単なるデザインよりも多くの顧客を引き付けます。設計よりも試作品の方が、お客様に商品をよりよく説明できます。お客様は機能プロトタイプによって、製品の隠れた機能を知ることができます。さらに、ラピッドプロトタイピング技術の採用による物理プロトタイプの美学は、より多くの顧客を簡単に引き付けることができます。したがって、製品の販売は製品の製造前に予測できます。

4.特許

新しいデザインや製品は簡単に特許を取得できます。実際の試作品が手元にあれば、特許を取得できる設計の特徴と、特許を取得できるように編集する必要がある部分を簡単に確認できます。これにより、すでに特許を取得した製品との類似性が生じた場合に、製造業者に対して提起される可能性のある訴訟から製造業者を保護できます。さらに、特許を出願できるように、概念設計ではなく物理的なプロトタイプを使用して、弁理士に重要な機能を説明するのははるかに簡単です。

プロトタイプと実際の製品の違い

エンジニアと開発者は、プロトタイプと実際の製品の違いを最小限に抑えるために最善を尽くしますが.ただし、一般的に、プロトタイプは、使用される材料、加工プロセス、外観などの点で実際の製品とは異なる場合があります.

最終製品に使用される材料は高価で製造が難しいため、プロトタイプは通常、製造が容易で最終製品と同じ特性を持つ材料で構成されます。場合によっては、最終製品に使用される材料が入手できないため、試作品は同じ材料で構成されています。素材の違いにより、試作品と比較して最終製品の外観と仕上げが変わる場合があります。

多くの場合、最終製品は大量に生産されるため、製造プロセスが異なる場合があります。最終製品は、費用対効果が高く時間の節約になる大量生産方法で開発されることがよくあります。この製造プロセスは、多くの場合、材料が同じではないため、試作品には使用できません。さらに、最終製品の製造プロセスは複雑になる可能性があるため、プロトタイプは多くの場合、単純な手法を使用して作成されます。これも、最終製品と試作品の外観の違いにつながる可能性があります。

試作品と最終製品の品質検査技術も異なる場合があります。市場で販売されることになっている最終製品は、さまざまな品質検査テストを受けます。物理的なプロトタイプは、材料と製造技術の違いにより、最終製品と同じ方法で検査されません.