Hur snabbar upp konstruktionsprototypning produktvalidering?

Snabbprototyperingsteknik Snabbprototyperingsteknik Snabbprototyperingsteknik Snabbprototyperingsteknik

Snabbprototyperingsteknik används för att skapa fullt fungerande tekniska prototyper. Dessa prototyper används för att validera strukturella och termiska egenskaper samt för att testa användarinteraktion under fasen för teknisk valideringstestning (EVT). Med snabbprototyperingsteknik elimineras processen för designvalideringstestning (DVT). Solida modeller kan också illustrera begränsningar och restriktioner i tillverkningsprocessen samt begränsningar i materialbeteendet vid pålagd belastning. Jämfört med den vanliga processen minskar användningen av snabbprototyperingsteknik tiden för initial designvalidering med 30–50 % och minskar antalet designändringar med 4–6 veckor.

Exempel: Snabbprototyperingsteknik minskade EVT-tiden med 42 % inom konsumentelektronikbranschen

42 % av den tid som var avsatt för EVT för utformningen av en smart hemanordning minskades av ett ledande företag inom konsumentelektronikdesign. Detta uppnåddes genom användning av en kommersiell 3D-skrivare för att skapa prototyper. Den smarta hemanordningen krävde validering av 12 olika interna elektriska, mekaniska och firmwaregränssnitt och krävde traditionellt sett framställning av 8 separata prototyper under en period på 14 veckor. Med snabb prototypframställning (Rapid Prototyping Engineering) producerades integrerade skalprototyper med inbäddad kretsutrustning inom 72 timmar. Testning av prototyperna under EVT-fasen avslöjade problem med elektromagnetisk störning (EMI), vilka traditionellt identifieras under DVT-fasen. Denna testning komprimerade valideringsprocessen från de traditionella 18 veckorna till 10,5 veckor och eliminerade behovet av kostsamma modifieringar av prototyperna. Detta exempel illustrerar den betydande effekten som användning av 3D-skrivning för additiv tillverkning har för möjligheten att validera integrerade system.

Snabb prototypframställning i ingenjörsarbete hjälper oss att testa funktioner och användbarhet i den verkliga världen tidigare

Metoderna för snabb prototypframställning i ingenjörsarbete omvandlar designkoncept till fysiska prototyper på några dagar istället för veckor. Detta gör att funktionstestning och användbarhetstestning kan integreras i själva designprocessen. Innan de slutgiltiga verktygen tillverkas kan designlaget testa prototyper för att förstå hur människor kommer att interagera med produkten. Genom att testa verkliga prototyper får teamen en bättre förståelse för den verkliga användbarheten hos specifikationerna och undviker dyra misslyckanden i den senare delen av designprocessen.

CAD till fysiskt: Testa kompatibilitet, funktionalitet och design i en enda process

Modernare CAD-system kan anslutas direkt till system för snabb prototypframställning för att skapa en fysisk modell från en virtuell design på några dagar. Denna process gör det möjligt att validera tre aspekter av designen i en enda process: kompatibilitet (delarna passar ihop), funktionalitet (modellen klarar belastningarna vid användning) och genomförbarhet (den tillverkade modellen kan produceras). Ett exempel på denna process i praktiken är att stödja utformningen av ett elektronikgehäfte som förhindrar termiska varmfläckar under användning. Genom att integrera alla dessa system kan designprocessen förkortas upp till 60 % (industristandard, 2024).

Bevis: 68 % av MedTech-startups rapporterade framgång med första designen genom iterativ ingenjörskonst för snabb prototypframställning

I undersökningen MedTech Innovation 2024 rapporterade 68 % av respondenterna att de kunde erhålla regleringsgodkännande och utveckla MedTech-enheter utan större omdesign för efterlevnad genom att integrera iterativ snabbprototypning i sin utvecklingsprocess. Detta möjliggör skapandet av en tidig design så att tester av sterilisering, vätskornas flödesvägar samt interaktion med klinikers/patienters ergonomi kan utföras. Ett startupföretag som utformade en prototyp av en IV-enhet och utförde ett trycktest för att kontrollera om det fanns konstruktionsläckor upptäckte vissa designproblem som annars skulle ha påverkat deras första kliniska studie negativt – problem som inte upptäcktes under datorsimuleringarna. Genom att integrera iterativ användning av gränssnittet och tillhandahålla tester för slutanvändarna sparade dessa företag i genomsnitt 150 000 USD per utvecklingsprocess och minskade sin tid till marknaden med upp till 40 %. Dessa utvecklingar resulterade i ökad framgång vid erhållande av regleringsgodkännande samt bättre förståelse för vad användarna krävde, vilket framgår tydligt i lösningens design.

Minska risker med hjälp av snabb prototypframställning

Identifiera kritiska gränssnitts- och integrationsfel under prototypframställningen

Ingenjörsarbete inom snabb prototypframställning ger nästan i realtid feedback om integrations- och gränssnittsproblem som ofta går obemärkta i virtuella modeller. Några exempel på detta är felaktig justering av kontakter, termisk koppling mellan kretskort (PCB) eller spänningsproblem vid aktivering. Eftersom dessa problem upptäcks i den fysiska världen innan man begär verktyg, undviker team stora omdesigner som påverkar tillverkningsprocessen. Enligt McKinseys rapport om produktutveckling 2023 är kostnaden för integrations- och gränssnittsproblem efter att man har beställt verktyg 92 % högre än kostnaden för samma problem under prototypfasen. Funktionsprototyper kan användas för att testa monterings-, underhålls- och serviceprocesser samt för att identifiera designproblem. När modeller utsätts for verkliga belastningar och miljöförhållanden blir tidigare för abstrakta modeller mycket mer hanterbara, eftersom de indikerar beteenden som skulle kräva korrigering i ett senare skede av designprocessen. Modeller som byggs med realistiska belastningar kräver 67 % mindre designändringar under de senare faserna av designprocessen.

Rapid prototyping-teknik stärker samstämmighet bland intressenter och kundens gemensamma validering.

Prototyper är ett universellt verktyg som omfattar flera discipliner. De hjälper till att överbrygga klyftor mellan designlaget, ingenjörslaget, tillverkningslaget, investerarna och slutanvändarna. Medan CAD-ritningar och andra designdokument kan vara statiska och orörliga ger fysiska modeller en gemensam kontext och möjliggör utvärdering och överenskommelse om designelement. Prototyper gör det också möjligt att samvalidera med kunder. Prototyper i tidigt skede testas med potentiella slutanvändare. Detta hjälper till att utvärdera prototypens design och identifiera om prototypen och dess funktioner stämmer överens med nuvarande marknad. Samarbetande prototypframställning är en praktik som minskar behovet av ändringar i tillverkningen, ökar intressenternas förtroende och förbättrar förberedelsen inför marknadsintroduktioner. Ingenjörskonst för snabb prototypframställning omvandlar den föråldrade och traditionella metoden för marknadsvalidering – från en kontroll vid utvecklingens slut till en process för kontinuerlig förbättring.

Vanliga frågor

Vad är snabbutveckling av prototyper?

Rapid prototyping-teknik är en metod där moderna tillverkningsprocesser används för att skapa fysiska prototyper tidigt i produktutvecklingsprocessen, för att validera designbeslut.

Hur förkortar rapid prototyping valideringstidslinjerna?

Eftersom designbeslut kan valideras i realtid kan rapid prototyping eliminera problemet med att behöva vänta på produktcykler för att iterera på tidigare design.

Vilka fördelar har funktionsprototyper i EVT, DVT och PVT?

Att ha funktionsprototyper tillgängliga kan hjälpa till att identifiera design-, tillverknings- och användbarhetsproblem tidigare samt minska risken och kostnaden kopplade till valideringsprocessen.

Hur stödjer prototyper kundens medvalidering?

Att ha fysiska prototyper tillgängliga kan hjälpa målgruppens slutanvändare att ge designåterkoppling och kan bidra till att justera produktfunktioner så att de bättre överensstämmer med användbarhet och marknadens behov innan lansering.

Vilka branscher drar störst nytta av prototypframställning med snabb genomloppstid? Snabb prototypframställning minskar ändringar i designen i sena skeden och förkortar tiden till marknaden inom branscher som konsumentelektronik, medicinteknik och industriell design.