El desarrollo de productos comienza con el diseño del producto. Luego, el diseño conceptual se traduce en un prototipo físico. Desarrollar un prototipo físico es un paso esencial en el desarrollo de un nuevo producto o tecnología. Suele realizarse para evaluar y probar el proyecto por parte de analistas de sistemas.
Un prototipo físico puede ser cualquier cosa, desde un simple modelo hecho a mano hasta un modelo completamente funcional que muestra cómo el diseño conceptual cumple con las condiciones del mundo real. Hoy en día, los prototipos físicos se pueden fabricar fácilmente mediante la adopción de diversas técnicas de creación rápida de prototipos, lo que ahorra tiempo y es rentable. Esto permite producir muchos prototipos físicos eficaces en menos tiempo, lo que atrae a muchos clientes debido a la mejor estética y acabado de un prototipo físico.
Tipos de prototipos físicos
1. Prototipo funcional
Un prototipo funcional es un prototipo físico que ha sido desarrollado para representar todas las características del diseño conceptual. Un prototipo funcional también es funcional y compatible con las condiciones del mundo real.
2. Prototipo visual
Un prototipo visual es un prototipo físico desarrollado exclusivamente para representar la apariencia, dimensiones y forma del diseño conceptual. Un prototipo visual no pretende representar la funcionalidad del diseño conceptual.
3. Prototipo funcional
Un prototipo funcional es similar a un prototipo funcional, excepto que el prototipo funcional se puede desarrollar en una escala diferente y utilizando técnicas diferentes a las del producto original.
4. Prototipo de experiencia de usuario
Es un tipo de prototipo físico diseñado para proporcionar suficiente información sobre el producto que se está desarrollando para ponerlo a disposición de los investigadores para futuras investigaciones.
Rapid Prototyping: Desarrollo de prototipos físicos
Los fabricantes suelen desarrollar prototipos utilizando técnicas de creación rápida de prototipos. Estas técnicas rápidas de creación de prototipos son rentables y ahorran tiempo. Además, los prototipos realizados con estas técnicas son eficaces y estéticamente agradables. Estas técnicas de creación rápida de prototipos están dando forma a la industria y representan una revolución. Los productos suelen fabricarse mediante impresoras 3D u otras tecnologías de fabricación aditiva que utilizan datos de modelos CAD.
La impresión 3D es una técnica de creación rápida de prototipos común en la actualidad que solidifica el material utilizando una computadora utilizando datos de un modelo CAD para crear el prototipo físico. La impresión 3D se está volviendo cada vez más popular entre los clientes residenciales e industriales porque el material utilizado en la impresión 3D está fácilmente disponible y es más barato en comparación con otras técnicas de fabricación.
El software de modelado moderno también admite la creación rápida de prototipos. Este software guarda el modelo CAD en formato AMF en lugar de formato STL, lo que genera menos errores en comparación con el formato STL. La interfaz de este software también es fácil de usar, por lo que los usuarios pueden crear diseños fácilmente con él.
Los fabricantes también utilizan máquinas CNC para convertir el modelo conceptual en un prototipo físico. Es una máquina de control numérico que utiliza códigos G y códigos M para cortar, taladrar, taladrar y otras operaciones de fabricación. El modelo CAD se convierte en instrucciones de fabricación mediante el software CAM. La conversión de instrucciones a códigos G y códigos M permite a la máquina producir un prototipo físico de alta precisión. Las máquinas CNC modernas que se utilizan hoy en día son de 5 ejes, lo que permite que la herramienta se mueva a lo largo de 5 ejes diferentes simultáneamente, lo que permite que la máquina produzca piezas altamente eficientes y precisas.
La diferencia entre impresoras 3D e impresoras CNC es el material utilizado en la fabricación. Las impresoras CNC se utilizan generalmente para prototipos metálicos, mientras que las impresoras 3D generalmente utilizan ABS, PLA y PLA blando para desarrollar prototipos físicos. Además, una impresora 3D típica requiere mucho menos espacio en comparación con las impresoras CNC, los tornos o las rectificadoras de precisión, lo que la convierte en una opción mucho más adecuada para los fabricantes. Sin embargo, en general, la elección de la técnica de creación rápida de prototipos depende a menudo de la elección del material para el prototipo físico. Otras técnicas de creación rápida de prototipos utilizadas hoy en día son
* Fabricación por deposición de formas (SDM) (y molde-SDM)
* Endurecimiento de suelos sólidos (SGC)
*Sinterización selectiva por láser (SLS)
* Fusión selectiva por láser (SLM)
* Estereolitografía (SLA)
* Producción de Partículas Balísticas (BPM)
*Fabricación de Luz Dirigida (DLF)
*Fundición de producción directa de carcasa (DSPC)
*Modelado por deposición fundida (FDM)
*Fabricación de objetos laminados (LOM)
*Impresión sobre resina laminada (LRP)
Importancia del prototipo físico
El desarrollo de un prototipo físico es necesario antes de desarrollar un producto. Un prototipo ayuda a determinar muchos factores del futuro producto a desarrollar, como se describe a continuación.
1. Determinación de costos y problemas de producción.
Al desarrollar prototipos físicos antes de que comience la producción real, los fabricantes pueden identificar cualquier dificultad que pueda surgir durante las operaciones de fabricación. Esto permite editar o eliminar todos los procesos de fabricación. Esto minimiza los costos de producción. Y el fabricante puede elegir el método óptimo de desarrollo de productos que le costará menos y producirá productos precisos y sin defectos.
2. Evaluación y prueba de productos
Un diseño conceptual puede diferir del producto real, lo que puede causar muchos problemas al fabricante. Esto se puede resolver creando primero un prototipo físico utilizando una técnica de creación rápida de prototipos para que el diseño conceptual pueda probarse en condiciones del mundo real. Esto permite al fabricante revisar todas las piezas y realizar los cambios apropiados en el diseño. Además, cada pieza puede evaluarse y probarse en condiciones reales, lo que permite al fabricante identificar fácilmente cualquier dificultad que pueda surgir tras la fabricación del producto.
3. Vender el producto
Un prototipo físico atraerá a más clientes que un simple plano. El producto se puede explicar mejor al cliente con el prototipo que con el borrador. El cliente aprende sobre las funciones ocultas del producto a través de un prototipo funcional. Además, la estética del prototipo físico puede atraer fácilmente a más clientes utilizando técnicas de creación rápida de prototipos. Por lo tanto, las cifras de ventas de productos se pueden predecir antes de la producción.
4. Patente
Un nuevo diseño o producto puede patentarse fácilmente. Con un prototipo físico en mano, es fácil ver qué características de diseño se pueden patentar y qué partes deben editarse para que sean patentables. Esto protege a los fabricantes de demandas que puedan interponerse contra ellos en caso de similitud con un producto ya patentado. Además, es mucho más fácil describir las características principales a un abogado de patentes con un prototipo físico que con un diseño conceptual, lo que permite presentar la patente.
Diferencia entre un prototipo y un producto real
Aunque los ingenieros y desarrolladores hacen todo lo posible para minimizar las diferencias entre el prototipo y el producto real, en general, un prototipo puede diferir del producto real en términos de material utilizado, proceso de mecanizado, apariencia, etc.
El material utilizado en el producto final es caro y difícil de fabricar. Por tanto, un prototipo suele estar elaborado a partir de un material fácil de fabricar pero cuyas propiedades son idénticas a las del producto final. En algunos casos, el material utilizado en el producto final no está disponible, por lo que el prototipo se elabora con el mismo material. La diferencia de material puede cambiar la apariencia y acabado del producto final en relación al prototipo.
Los productos finales a menudo deben fabricarse en grandes cantidades, por lo que el proceso de fabricación puede variar. El producto final suele fabricarse mediante un método de producción en masa que resulta rentable y ahorra tiempo. Este proceso de fabricación a menudo no se puede utilizar para prototipos porque el material no suele ser el mismo. Además, los procesos de fabricación del producto final pueden ser complejos, por lo que el prototipo suele realizarse mediante una técnica sencilla. Esto también puede dar lugar a diferencias en la apariencia del producto final y del prototipo.
Las técnicas de inspección de calidad para prototipos y productos finales también pueden ser diferentes. El producto final que se comercializará se somete a varios controles de calidad. El prototipo físico, por otro lado, no se prueba de la misma manera que el producto final debido a diferencias en materiales y técnicas de fabricación.
Titulación Universitaria
Es obvio que desarrollar un prototipo físico es un proceso necesario en la industria actual para evaluar y probar el diseño antes de que comience la fase de fabricación. Además, el prototipo físico predice los costes de fabricación y las dificultades que puedan surgir durante el proceso, permitiendo al fabricante elegir el método más rentable.
Un prototipo físico también atrae más clientes que un diseño conceptual. Y con el desarrollo del software y las técnicas de creación rápida de prototipos, no es difícil producir un prototipo en mucho menos tiempo y con mayor precisión. Puede variar un poco del producto real, pero es eficaz para la venta de productos en las industrias modernas.
