プロトタイピングに関するデザイナー ガイド

優れた設計は一夜にしてできるものではなく、繰り返し、テスト、適応を繰り返した結果です。実際、私たちが日常生活で遭遇するすべての成功した部品は、部品の設計と製造可能性を最適化するための徹底的な製品開発プロセスを経ています。

コンポーネントのプロトタイピングと検証がなければ、パーツが計画どおりに適合したり機能したりする保証はありません。エラーが発生すると再設計が必要になり、廃棄された製品、生産の遅延、および新しいツールにより、非常にコストがかかる可能性があります.

厳密な製品開発プロセスには、数回のプロトタイピングが含まれます。各プロトタイプには目的があります。単純な概念実証モデルもあれば、機能や望ましい材料特性を実証するものもあります。試作品はさまざまな製造方法で作成できるため、製造業者が製品開発段階の効率を最大化するには、さまざまなプロセスの内外を知ることが重要です。この記事では、ラピッド プロトタイピングに関するいくつかの重要な考慮事項に触れます。

ラピッド プロトタイピングの段階

プロトタイピングはいくつかのフェーズに分けることができ、各フェーズは部品の設計の側面をテストまたは実証することを目的としています。試作品の製造プロセスの選択は、評価される要因によって異なります。通常、プロセスが生産に近づくほど、プロトタイピングはより複雑で費用がかかります。

1.概念実証モデル

初期プロトタイプは、部品の用途の一般的なアイデアを提供する単純なモデルです。この段階で優先すべきことは、スピードと外観です。目標は、次のプロトタイピング ラウンドが始まる前に、一般的なデザインを承認または却下できるように、プロトタイプを人々の前にすばやく出すことです。

用途に応じて、基本的なプロトタイプは粘土、ボール紙、またはモデリング フォームから作成できますが、高度なモデルが必要な場合、メーカーは簡単な CAD モデルからキャスト ウレタンまたは 3D プリントのプロトタイプを簡単に作成できます。製品設計が進むにつれて、プロトタイプの忠実度は向上します。

2.アセンブリ テスト モデル

製品アーキテクチャが決定されたら、アセンブリのさまざまな部分のプロトタイプを作成して、それらが意図したとおりに適合することを確認することが重要です。これは、設計エラーから寸法、公差、または適合性の問題まで、部品の潜在的な物理的問題を特定するのに役立ちます。この段階では、パーツの精度と精度を優先する必要があります。

溶融堆積モデリング (FDM) により、サイズと形状の迅速なテストが可能になり、CNC 機械加工などのプロセスにより、一貫して適切な部品公差が得られます (複雑な部品形状は、プロトタイプの機械加工の効率​​に影響を与える可能性があります)。プロトタイプの公差のテストでは、生産で使用されるものと同一または同等の製造プロセスを使用する必要があることに留意することが重要です。

3.機能モデル

テストの次の段階では、部品の意図する用途の応力と条件にさらされたときにプロトタイプがどのように機能するかを評価します。これには、最適な結果を得るために、化学物質、温度変動、または電気に対するパーツの耐性、およびパーツの機械的、光学的、および熱的特性のテストが含まれる場合があります。

場合によっては、部品の材料特性が時間の経過とともにどのように変化するかを判断するために、別のプロトタイピングが必要になることがあります。 「寿命試験」として知られているものは、試作品を極端な条件 (湿度、極端な温度、または紫外線暴露など) にさらして、疲労強度を測定し、製品が予測される寿命の間機能を維持できるようにするのに役立ちます。

どちらのテスト状況でも、メーカーは、最も正確な結果を得るために、最終部品とまったく同じまたは同等の材料を使用して、材料の選択に優先順位を付ける必要があります。

4.規制試験モデル

この段階では、製品設計を完成させる必要があり、プロトタイピングの最終ステップの 1 つは、規制試験用のモデルを作成することです。これらのモデルは、部品が FDA、FCC、または国際標準化機構 (ISO) などの機関によって確立された基準に準拠していることを示すために使用でき、部品の可燃性、食品安全性、または多くの医療用途、生体適合性。

プロトタイプがすべての規制要件を満たしている場合、メーカーは生産開始の準備を開始できます。

プロトタイピング:機能的で製造可能な部品への足がかり

プロトタイピングの最終目標は 2 つあります。部品が機能することを証明し、経済的に製造できることを実証することです。プロトタイピングのラウンド中に収集された情報を使用して、設計者、エンジニア、および製品マネージャーは、部品が設計、製造可能性、および機能のために最適化されていることを確認しながら、機能上の問題を後で発見するリスクを軽減できます。プロトタイピングへの徹底的なアプローチは、最終的に部品の品質を最大化し、規制遵守を確実にし、コストを節約し、生産時間を短縮します。

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