O desenvolvimento de um produto começa com o design do produto. O projeto conceitual é então traduzido em um protótipo físico. O desenvolvimento de um protótipo físico é uma etapa essencial no desenvolvimento de um novo produto ou tecnologia. Geralmente é realizado para avaliar e testar o projeto pelos analistas de sistema.
Um protótipo físico pode ser qualquer coisa, desde um simples modelo feito à mão até um modelo totalmente funcional que mostra como o projeto conceitual atende às condições do mundo real. Hoje em dia, os protótipos físicos podem ser facilmente fabricados através da adoção de várias técnicas de prototipagem rápida, o que economiza tempo e é econômico. Isso permite que muitos protótipos físicos eficazes sejam produzidos em menos tempo, o que atrai muitos clientes devido à melhor estética e acabamento de um protótipo físico.
Tipos de protótipos físicos
1. Protótipo funcional
Um protótipo funcional é um protótipo físico que foi desenvolvido para representar todas as características do projeto conceitual. Um protótipo funcional também é funcional e compatível com as condições do mundo real.
2. Protótipo visual
Um protótipo visual é um protótipo físico desenvolvido exclusivamente para representar a aparência, dimensões e forma do design conceitual. Um protótipo visual não se destina a representar a funcionalidade do design conceitual.
3. Protótipo funcional
Um protótipo funcional é semelhante a um protótipo funcional, exceto que o protótipo funcional pode ser desenvolvido em uma escala diferente e usando técnicas diferentes do produto original.
4. Protótipo de experiência do usuário
É um tipo de protótipo físico projetado para fornecer informações suficientes sobre o produto que está sendo desenvolvido para serem disponibilizadas aos pesquisadores para fins de pesquisas futuras.
Prototipagem Rápida: Desenvolvimento de protótipos físicos
Os fabricantes geralmente desenvolvem protótipos usando técnicas de prototipagem rápida. Essas técnicas de prototipagem rápida são econômicas e economizam tempo. Além disso, os protótipos feitos com estas técnicas são eficazes e esteticamente agradáveis. Essas técnicas de prototipagem rápida estão moldando a indústria e representam uma revolução. Os produtos geralmente são fabricados usando impressoras 3D ou outras tecnologias de fabricação aditiva usando dados de modelo CAD.
A impressão 3D é uma técnica comum de prototipagem rápida hoje em dia que solidifica o material usando um computador usando os dados de um modelo CAD para criar o protótipo físico. A impressora 3D está se tornando cada vez mais popular entre clientes residenciais e industriais porque o material utilizado na impressão 3D está prontamente disponível e é mais barato em comparação com outras técnicas de fabricação.
O software de modelagem moderno também suporta prototipagem rápida. Este software salva o modelo CAD no formato AMF em vez do formato STL, o que resulta em menos erros em comparação ao formato STL. A interface deste software também é amigável para que os usuários possam criar designs facilmente com ele.
Máquinas CNC também são utilizadas pelos fabricantes para converter o modelo conceitual em um protótipo físico. É uma máquina controlada numericamente que utiliza códigos G e códigos M para corte, perfuração, mandrilamento e outras operações de fabricação. O modelo CAD é convertido em instruções de fabricação usando o software CAM. A conversão de instruções em códigos G e códigos M permite que a máquina produza um protótipo físico de alta precisão. As máquinas CNC modernas em uso hoje são de 5 eixos, o que permite que a ferramenta se mova ao longo de 5 eixos diferentes simultaneamente, permitindo que a máquina produza peças altamente eficientes e precisas.
A diferença entre impressoras 3D e impressoras CNC é o material utilizado na fabricação. As impressoras CNC são geralmente usadas para protótipos metálicos, enquanto as impressoras 3D geralmente usam ABS, PLA e PLA macio para desenvolver protótipos físicos. Além disso, uma impressora 3D típica requer muito menos espaço em comparação com impressoras CNC, tornos ou retificadoras de precisão, tornando-a uma opção muito mais adequada para os fabricantes. Porém, em geral, a escolha da técnica de prototipagem rápida geralmente depende da escolha do material para o protótipo físico. Outras técnicas de prototipagem rápida usadas hoje são
* Fabricação por Deposição de Forma (SDM) (e Mold-SDM)
* Endurecimento de Solo Sólido (SGC)
*Sinterização seletiva a laser (SLS)
* Fusão seletiva a laser (SLM)
* Estereolitografia (SLA)
* Produção de Partículas Balísticas (BPM)
*Fabricação de Luz Direcionada (DLF)
*Fundição de produção direta de casca (DSPC)
*Modelagem de Deposição Fundida (FDM)
*Fabricação de objetos laminados (LOM)
*Impressão em resina laminada (LRP)
Importância do protótipo físico
O desenvolvimento do protótipo físico é necessário antes de desenvolver um produto. Um protótipo ajuda a determinar muitos fatores do futuro produto a ser desenvolvido, conforme descrito abaixo
1. Determinação de custos e problemas de produção
Ao desenvolver protótipos físicos antes do início da produção real, os fabricantes podem identificar quaisquer dificuldades que possam surgir durante as operações de fabricação. Isso permite que todos os processos de fabricação sejam editados ou removidos. Isso minimiza os custos de produção. E o fabricante pode escolher o método ideal de desenvolvimento do produto que lhe custará menos e produzirá produtos precisos e sem defeitos.
2. Avaliação e teste do produto
Um projeto conceitual pode diferir do produto real, o que pode causar muitos problemas para o fabricante. Isto pode ser resolvido criando primeiro um protótipo físico usando uma técnica de prototipagem rápida para que o projeto conceitual possa ser testado em condições do mundo real. Isso permite que o fabricante revise todas as peças e faça as alterações apropriadas no projeto. Além disso, cada peça pode ser avaliada e testada em condições reais, permitindo ao fabricante identificar facilmente quaisquer dificuldades que possam surgir após a fabricação do produto.
3. Vender o produto
Um protótipo físico atrairá mais clientes em comparação com um mero projeto. O produto pode ser melhor explicado ao cliente com o protótipo do que com o rascunho. O cliente aprende sobre as funções ocultas do produto por meio de um protótipo funcional. Além disso, a estética do protótipo físico pode facilmente atrair mais clientes usando técnicas de prototipagem rápida. Portanto, os números de vendas do produto podem ser previstos antes da produção.
4. Patente
Um novo design ou produto pode ser facilmente patenteado. Com um protótipo físico em mãos, é fácil perceber quais características do design podem ser patenteadas e quais partes precisam ser editadas para serem patenteáveis. Isso protege os fabricantes de ações judiciais que possam ser movidas contra eles no caso de semelhança com um produto já patenteado. Além disso, é muito mais fácil descrever as principais características para um advogado de patentes com um protótipo físico do que com um projeto conceitual, permitindo que a patente seja depositada.
Diferença entre um protótipo e um produto real
Embora os engenheiros e desenvolvedores façam o possível para minimizar as diferenças entre o protótipo e o produto real, em geral, um protótipo pode diferir do produto real em termos de material utilizado, processo de usinagem, aparência, etc.
O material utilizado no produto final é caro e difícil de fabricar. Portanto, um protótipo geralmente é feito de um material fácil de fabricar, mas cujas propriedades são idênticas às do produto final. Em alguns casos, o material utilizado no produto final não está disponível, portanto o protótipo é feito do mesmo material. A diferença de material pode alterar a aparência e o acabamento do produto final em relação ao protótipo.
Os produtos finais muitas vezes precisam ser fabricados em grandes quantidades, portanto o processo de fabricação pode variar. O produto final geralmente é fabricado usando um método de produção em massa que é econômico e economiza tempo. Este processo de fabricação muitas vezes não pode ser usado para o protótipo porque o material muitas vezes não é o mesmo. Além disso, os processos de fabricação do produto final podem ser complexos, por isso o protótipo é muitas vezes feito utilizando uma técnica simples. Isso também pode levar a diferenças na aparência do produto final e do protótipo.
As técnicas de inspeção de qualidade para protótipos e produtos finais também podem ser diferentes. O produto final a ser colocado no mercado é submetido a diversas verificações de qualidade. O protótipo físico, por outro lado, não é testado da mesma forma que o produto final devido a diferenças de materiais e técnicas de fabricação.
Diploma
É óbvio que o desenvolvimento de um protótipo físico é um processo necessário na indústria hoje para avaliar e testar o projeto antes do início da fase de fabricação. Além disso, o protótipo físico prevê os custos de fabricação e quaisquer dificuldades que possam surgir durante o processo, permitindo ao fabricante escolher o método com melhor custo-benefício.
Um protótipo físico também atrai mais clientes em comparação com um design conceitual. E com o desenvolvimento de softwares e técnicas de prototipagem rápida, não é difícil produzir um protótipo em muito menos tempo e com maior precisão. Pode variar um pouco do produto real, mas é eficaz para vendas de produtos nas indústrias modernas.
