Español 
En los campos de rápido desarrollo de la tecnología y el diseño innovador, la importancia del diseño y el desarrollo de productos como puente que conecta la creatividad y el mercado es evidente. Como estrategia de desarrollo de productos eficiente y flexible, "Prototipado rápido" se ha incorporado gradualmente a la visión de las personas y se ha convertido en una fuerza clave para promover la innovación de productos y la transformación del mercado. Entonces, ¿cómo exactamenteprototipado¿Desempeña un papel en el desarrollo de productos? ¿Cómo ayuda a las empresas a responder rápidamente a las demandas del mercado y mejorar la competitividad de los productos? En este artículo, profundizaremos en la definición, los principios, los métodos técnicos y el valor de aplicación de la creación rápida de prototipos en el desarrollo de productos, lo que le permitirá vislumbrar los secretos detrás de esta estrategia de innovación.
¿Qué es la creación rápida de prototipos?
Prototipado rápido, en resumen, se refiere al uso de tecnología de fabricación avanzada o software de diseño en las primeras etapas del desarrollo del producto para producir un modelo preliminar o prototipo del producto a un costo menor y en un tiempo más corto. EstosPrototipos rápidospuede ser funcional, cosmético,o incluso una combinación de los dos y se utilizan para probar, validar conceptos de diseño, evaluar la experiencia del usuario, presentar a inversores o marketing.
El principio es revisar y mejorar continuamente el diseño del producto a través del ciclo de "construir-probar-aprender-retroalimentación". En comparación con el proceso tradicional de desarrollo de productos, la creación rápida de prototipos se centra más en la velocidad y la flexibilidad, lo que permite a los diseñadores e ingenieros descubrir y resolver problemas en las primeras etapas del desarrollo del producto y evitar modificaciones costosas y que requieren mucho tiempo más adelante.
¿Cómo funciona la creación rápida de prototipos?
La creación rápida de prototipos es un método eficiente de desarrollo de productos que permite a los equipos crear rápidamente prototipos comprobables y verificables en las primeras etapas del desarrollo del producto. A continuación se muestra elProceso rápido de creación de prototipos:
Análisis de requerimientos:Trabajar en estrecha colaboración con los usuarios o las partes interesadas para recopilar y aclarar las necesidades básicas y los requisitos funcionales del producto. Determine los objetivos y el alcance del diseño de prototipos clasificando y analizando los requisitos.
Diseño preliminar:Con base en los resultados del análisis de la demanda, conceptualice el producto y forme un plan de diseño preliminar. Utilice bocetos dibujados a mano, software de diseño y otras herramientas para dibujar rápidamente dibujos de diseño preliminares de productos.
Prototipado:Utilice herramientas o software de creación de prototipos, como Axure RP, InVision, Marvel, etc., para crear rápidamente productos digitalesModelo de prototipado. Si un examen físicoMaqueta rápidaes necesario, seleccione los materiales y procesos apropiados y prodúzcalos a través de impresión 3D, procesamiento CNC, fabricación a mano, etc.
Pruebas y validación:Invite a los usuarios objetivo o a los usuarios potenciales a probar el prototipo y recopilar sus comentarios. Realizar pruebas funcionales, pruebas de usabilidad, pruebas de rendimiento, etc. en prototipos para garantizar que el prototipo cumpla con los requisitos de diseño y las necesidades del usuario.
Comentarios e iteración:Realice las modificaciones y optimizaciones necesarias en elPrototipo rápido basado en los resultados de las pruebas y los comentarios de los usuarios. Repita el proceso de prueba e iteración hasta que el prototipo logre resultados satisfactorios.
Entrega y evaluación:Entregue el prototipo final al equipo del proyecto, al cliente o a las partes interesadas para su evaluación y toma de decisiones. Resumir y evaluar todo el proceso de diseño de prototipos para proporcionar referencia para el desarrollo futuro del producto.
¿Cuáles son los principales métodos de creación rápida de prototipos?
1. Acuerdo de nivel de servicio (SLA)
SLA es un proceso de impresión 3D industrial, o fabricación aditiva, que construye piezas en un grupo de resina fotopolimérica curable por UV utilizando un láser controlado por computadora. El láser se utiliza para trazar y curar una sección transversal del diseño de la pieza en la superficie de la resina líquida. A continuación, la capa solidificada se baja justo por debajo de la superficie de la resina líquida y se repite el proceso. Cada capa recién curada se adhiere a la capa que se encuentra debajo. Este proceso continúa hasta que se completa la pieza.
| Pros | Contras |
| Para modelos conceptuales, cosméticosprototiposy diseños complejos, SLA puede producir piezas con geometrías intrincadas y excelentes acabados superficiales en comparación con otros procesos aditivos. El costo es competitivo y la tecnología está disponible en varias fuentes. | Es posible que las piezas prototipadas no sean tan fuertes como las fabricadas con resinas de grado de ingeniería, por lo que las piezas fabricadas con SLA tienen un uso limitado para las pruebas funcionales. Además, mientras que las piezas se someten a un ciclo UV para solidificar la superficie exterior de la pieza, las piezas construidas en SLA deben usarse con una exposición mínima a los rayos UV y la humedad para que no se degraden. |
2. SLS
SLS es uno de los cinco procesos aditivos disponibles en Protolabs. Durante el proceso SLS, un CO controlado por ordenador2El láser se desplaza sobre un lecho caliente de polvo a base de nailon desde la parte inferior, donde sinteriza ligeramente (fusiona) el polvo hasta convertirlo en un sólido. Después de cada capa, un rodillo coloca una capa fresca de polvo sobre la cama y el proceso se repite. SLS utiliza nailon rígido o polvos elastoméricos de TPU similares a los termoplásticos de ingeniería reales, por lo que las piezas exhiben una mayor dureza y son precisas, pero tienen una superficie rugosa y carecen de detalles finos. SLS ofrece un gran volumen de construcción, puede producir piezas con geometrías muy complejas y crear prototipos duraderos.
| Pros | Contras |
| Las piezas SLS tienden a ser más precisas y duraderas que las piezas SLA. El proceso puede fabricar piezas duraderas con geometrías complejas y es adecuado para algunas pruebas funcionales. | Las piezas tienen una textura granulada o arenosa y el proceso tiene una selección limitada de resina. |
3. FDM
FDM utiliza un método de extrusión que funde y vuelve a solidificar la resina termoplástica (ABS, policarbonato o mezcla de ABS/policarbonato) en capas para formar un prototipo terminado. Debido a que utiliza resinas termoplásticas reales, es más fuerte que la inyección de aglutinante y puede tener un uso limitado para pruebas funcionales.
| Pros | Contras |
| Las piezas FDM tienen un precio moderado, son relativamente fuertes y pueden ser buenas para algunas pruebas funcionales. El proceso puede fabricar piezas con geometrías complejas. | Las piezas tienen un acabado superficial pobre, con un pronunciado efecto ondulado. También es un proceso aditivo más lento que el SLA o el SLS y tiene una idoneidad limitada para las pruebas funcionales. |
4. Mecanizado CNC
En el mecanizado, un bloque sólido (o material de varilla) de plástico o metal se sujeta a una fresadora o torno CNC respectivamente y se corta en una pieza terminada a través de un proceso sustractivo. Este método generalmente produce una resistencia y un acabado superficial superiores a cualquier proceso de fabricación aditiva. También tiene las propiedades completas y homogéneas del plástico porque está hecho de bloques sólidos de resina termoplástica extruida o moldeada por compresión, a diferencia de la mayoría de los procesos aditivos, que utilizan materiales similares al plástico y se construyen en capas. La gama de opciones de materiales permite fabricar piezas con las propiedades deseadas, tales como: resistencia a la tracción, resistencia al impacto, temperaturas de deflexión térmica, resistencia química y biocompatibilidad. Las buenas tolerancias producen piezas adecuadas para pruebas de ajuste y funcionales, plantillas y accesorios, y componentes funcionales para aplicaciones de uso final. Varios fabricantes, entre ellos Protolabs, utilizan procesos de fresado de 3 ejes y fresado indexado de 5 ejes, junto con el torneado, para fabricar piezas en una amplia gama de plásticos y metales de ingeniería.
| Pros | Contras |
| Las piezas mecanizadas tienen buenos acabados superficiales y son bastante resistentes porque utilizan termoplásticos y metales de grado de ingeniería. Al igual que la impresión 3D, los prototipos personalizados se pueden entregar en tan solo un día en algunos proveedores. | Puede haber algunas limitaciones de geometría asociadas con el mecanizado CNC y, a veces, es más costoso hacerlo internamente que los procesos de impresión 3D. Debido a que el proceso consiste en eliminar material en lugar de agregarlo, el fresado de socavones a veces puede ser difícil. |
5. Moldeo por inyección
El moldeo por inyección rápida funciona inyectando resinas termoplásticas en un molde, al igual que en el moldeo por inyección de producción. Lo que hace que el proceso sea "rápido" es la tecnología utilizada para producir el molde, que a menudo está hecho de aluminio en lugar del acero tradicional utilizado en los moldes de producción. Las piezas moldeadas son resistentes y tienen excelentes acabados. También es el proceso de producción estándar de la industria para piezas de plástico, por lo que existen ventajas inherentes a la creación de prototipos en el mismo proceso si la situación lo permite. Se puede utilizar casi cualquier plástico de grado de ingeniería o caucho de silicona líquida (LSR), por lo que el diseñador no está limitado por las limitaciones de material del proceso de creación de prototipos.
| Pros | Contras |
| Las piezas moldeadas están hechas de una variedad de materiales de grado de ingeniería, tienen un excelente acabado superficial y son un excelente predictor de la capacidad de fabricación durante la fase de producción. | Hay un costo inicial de herramientas asociado con el moldeo por inyección rápida que no ocurre con ninguno de los procesos aditivos o con el mecanizado CNC. Entonces, en la mayoría de los casos, tiene sentido hacer una o dos rondas dePrototipos rápidospara comprobar el ajuste y la función antes de pasar al moldeo por inyección. |
6. Fabricación de chapa metálica
La fabricación rápida de chapa metálica es una tecnología de procesamiento de chapa eficiente y de alta precisión. A través del control por computadora, las láminas de metal se cortan, doblan y sueldan de acuerdo con los requisitos de diseño para producir rápidamente las piezas requeridas. Esta tecnología combina equipos CNC avanzados, corte por láser, estampado y otros métodos de proceso para completar la producción de piezas de chapa metálica con formas complejas y requisitos de alta precisión en poco tiempo.
| Pros | Contras |
| La tecnología de fabricación rápida de chapa metálica tiene las características de alta eficiencia, alta precisión, flexibilidad, bajo costo y protección del medio ambiente. | Altos costos de equipo, altos requisitos técnicos, altas tasas de desperdicio y altos costos de personalización, etc. |
¿Cuáles son las aplicaciones de la creación rápida de prototipos en diferentes campos?
Ingeniería de Software
En el campo de la ingeniería de software, la tecnología de creación rápida de prototipos se utiliza principalmente en la etapa inicial del desarrollo de software. Su propósito es crear prototipos de software para imitar varias funciones e interfaces de usuario del sistema, de modo que los problemas existentes puedan identificarse y resolverse antes. Con el rápido desarrollo de la tecnología informática y la industria del software, la tecnología de creación rápida de prototipos se ha utilizado ampliamente en varios campos y ha logrado buenos resultados. En el campo de la ingeniería de software, el uso de la tecnología de creación rápida de prototipos puede acortar eficazmente el ciclo de tiempo de desarrollo, reducir el costo total del desarrollo y mejorar la calidad general del software. Permite a los desarrolladores reconocer el software como un todo complejo y enorme desde un nivel superior y descomponerlo en una serie de submódulos con objetivos específicos o requisitos de tareas. Además, esto también ayuda a los desarrolladores a comprender más profundamente las necesidades de los usuarios, reduciendo así la dificultad de los malentendidos y la comunicación.
Diseño UX
En el proceso de diseño de UX (experiencia de usuario), la tecnología de creación rápida de prototipos también juega un papel indispensable. El sistema de creación rápida de prototipos es un método que utiliza computadoras para generar entidades tridimensionales. Se basa en la realidad virtual y puede proporcionar una escena virtual y controlarla y modificarla, realizando así todo el proceso desde el diseño conceptual hasta la fabricación de productos terminados. Los diseñadores de UX imitan las diversas funciones del producto y la interfaz de usuario creando una versión reducida del producto, un prototipo, para que los usuarios puedan probarlo y verificarlo.Prototipospuede ser papel simplePrototipado de modeloso prototipos digitales totalmente funcionales con los que los usuarios pueden interactuar. La aplicación de esta tecnología en el diseño UX ayuda a los diseñadores a comprender más profundamente las necesidades del usuario e identificar problemas y deficiencias en el diseño del producto, de modo que se puedan realizar ajustes y optimizaciones de manera oportuna para mejorar la experiencia del usuario del producto.
Pensamiento de diseño
El pensamiento de diseño representa una estrategia de resolución de problemas de iteración e innovación continua centrada en el ser humano. Como una de las tecnologías emergentes más prometedoras en el campo de la fabricación avanzada, la tecnología de creación rápida de prototipos tiene las características de bajo costo y alta eficiencia, y gradualmente se ha convertido en una parte indispensable del proceso de investigación y desarrollo de productos. La tecnología de creación rápida de prototipos se ha utilizado ampliamente en muchos aspectos del pensamiento de diseño de productos, principalmente para verificar y optimizar rápidamente diversas soluciones de diseño. A partir de esto, este artículo propone un método de design thinking basado en el prototipado rápido, que combina el prototipado rápido con el pensamiento de diseño para lograr la gestión de todo el ciclo de vida de los productos desde el concepto hasta el objeto físico y la entrega. Aplicarlo al pensamiento de diseño puede ayudar a los miembros del equipo a comprender más profundamente las necesidades del usuario, verificar rápidamente la viabilidad de las soluciones de diseño y mejorar continuamente la calidad del diseño del producto a través de la optimización iterativa continua.
Impresión 3D
La tecnología de impresión 3D es claveMétodo de creación rápida de prototipos que utiliza archivos de modelos digitales y utiliza la tecnología de impresión en capas para crear objetos tridimensionales. Debido a sus características de proceso únicas, se ha convertido en uno de los métodos de procesamiento más avanzados en el campo de la fabricación y se ha desarrollado rápidamente. En el campo de la tecnología de impresión 3D, los métodos de creación rápida de prototipos se utilizan habitualmente en cada paso del diseño y la fabricación de productos. Puede producir directamente piezas físicas o prototipos de productos según sea necesario, proporcionando a los diseñadores información de datos más intuitiva y eficaz. En el campo de la tecnología de creación rápida de prototipos, la impresión 3D ha mostrado ventajas obvias. Por ejemplo, puede producir estructuras complejas y formas geométricas, mejorando así la precisión y la eficiencia de la producción y reduciendo los costos de producción. Por lo tanto, se ha convertido en un método de diseño emergente. Al mismo tiempo, comoTecnología de impresión 3Dcontinúa avanzando, sus áreas de aplicación se están expandiendo gradualmente.
¿Cuáles son las ventajas de la creación rápida de prototipos?
Como método eficiente de desarrollo de productos, la creación rápida de prototipos tiene muchas ventajas significativas. Aquí están losVentajas de la creación rápida de prototipos:
Acortar el ciclo de desarrollo de productos
La creación rápida de prototipos acorta en gran medida el ciclo del producto desde el concepto hasta el mercado al convertir rápidamente los conceptos de diseño en modelos físicos táctiles y comprobables. En el proceso tradicional de desarrollo de productos, a menudo se necesita mucho tiempo desde el diseño hasta la fabricación de prototipos y la retroalimentación de las pruebas. La tecnología de creación rápida de prototipos puede completar este proceso en días o semanas, lo que permite a los desarrolladores verificar los diseños antes, descubrir problemas y realizar una optimización iterativa, acelerando así el lanzamiento del producto.
Mejorar la precisión del diseño
La tecnología de creación rápida de prototipos suele combinar software avanzado de diseño asistido por ordenador (CAD) yEquipos de procesamiento CNC para lograr prototipos de productos de alta precisión y alta complejidad. Estas tecnologías pueden garantizar un alto grado de coherencia entre los prototipos y los dibujos de diseño, reduciendo los errores causados por la producción manual o los métodos de procesamiento tradicionales. Los prototipos de alta precisión ayudan a evaluar con mayor precisión la función y el rendimiento del producto, proporcionando una base fiable para la producción y fabricación posteriores.
Reducción de costes
AunqueTecnología de prototipado rápidopuede requerir una mayor inversión en equipo inicial, en realidad ayuda a reducir costos cuando se ve a lo largo del ciclo de desarrollo del producto. En primer lugar, a través de la creación rápida de prototipos, los desarrolladores pueden detectar problemas en el diseño de forma temprana y evitar modificaciones a gran escala en la etapa de producción posterior, reduciendo así el desperdicio y los costos innecesarios. En segundo lugar, la creación rápida de prototipos admite modelos de producción multivariados y de lotes pequeños, lo que ayuda a las empresas a responder de manera flexible a los cambios del mercado y reducir los retrasos en el inventario y la ocupación de capital. Además, con la popularización y la reducción de costos de las tecnologías de creación rápida de prototipos, como la impresión 3D, sus costos de producción también están disminuyendo gradualmente.
Mejore la experiencia y los comentarios del usuario
La creación rápida de prototipos permite a los usuarios o clientes tener acceso temprano a los productos físicos y proporcionar comentarios a través de la experiencia de primera mano. Este tipo de retroalimentación intuitiva e instantánea ayuda a los desarrolladores a comprender con mayor precisión las necesidades de los usuarios y las tendencias del mercado, para realizar mejoras y optimizaciones específicas. Al mismo tiempo, la creación rápida de prototipos también proporciona a los inversores y socios un método de visualización intuitivo, lo que ayuda a mejorar su confianza y reconocimiento del producto.
¿Cuáles son algunos ejemplos de prototipado rápido?
La tecnología de creación rápida de prototipos tiene una amplia gama de aplicaciones en aplicaciones prácticas,Ejemplos de prototipado rápido son los siguientes:
Industria automotriz
En la etapa de investigación y desarrollo automotriz, la tecnología de impresión 3D se usa ampliamente para producir prototipos de automóviles. Estos prototipos se pueden utilizar para la verificación del diseño, la verificación del ensamblaje y la verificación funcional, lo que ayuda a los fabricantes de automóviles a identificar y resolver problemas en las primeras etapas del desarrollo del producto. Por ejemplo, Ford utilizó la tecnología de impresión 3D para producir una gran cantidad deprototiposde autopartes durante la etapa de investigación y desarrollo para mejorar la eficiencia de investigación y desarrollo.
Productos electrónicos
En el proceso de diseño y desarrollo de teléfonos inteligentes, la tecnología de creación rápida de prototipos se utiliza para crear prototipos de carcasas de teléfonos móviles, estructuras internas y otros componentes. Al hacer prototipos de teléfonos móviles, los diseñadores pueden verificar visualmente la viabilidad y la estética del plan de diseño, y descubrir y modificar rápidamente los problemas en el diseño. Los usuarios pueden operar y experimentar el prototipo de teléfono móvil y proporcionar comentarios valiosos para ayudar a los desarrolladores a mejorar la experiencia del usuario del producto. La creación rápida de prototipos acorta el ciclo de desarrollo del producto, lo que permite que los teléfonos inteligentes se comercialicen más rápido para satisfacer las necesidades de los consumidores.
Equipos médicos
En el desarrollo de dispositivos médicos, la tecnología de creación rápida de prototipos se utiliza para crearprototiposde productos sanitarios para ensayos clínicos y verificación. Las prótesis y los equipos de rehabilitación personalizados para los pacientes a menudo requieren una tecnología de creación rápida de prototipos para producir prototipos personalizados que garanticen la comodidad y la funcionalidad del equipo.
Educación e investigación
En el campo de la educación, la tecnología de creación rápida de prototipos se utiliza para producir herramientas didácticas, como modelos físicos, dispositivos de demostración, etc. En el campo de la investigación científica, los investigadores utilizan la tecnología de creación rápida de prototipos para construir dispositivos experimentales o prototipos de sistemas para realizar experimentos científicos y verificar hipótesis.
Preguntas frecuentes
1.¿Qué se entiende por prototipado rápido?
La creación rápida de prototipos es un método de desarrollo de productos que hace hincapié en acelerar el proceso de desarrollo de productos mediante la construcción y prueba rápida de prototipos de productos. Este enfoque permite a los diseñadores, ingenieros y desarrolladores obtener modelos de rendimiento en las primeras etapas del desarrollo del producto para la verificación funcional, la evaluación del diseño y las pruebas de usuario.
2.Is lo mismo la creación rápida de prototipos que la impresión 3D?
La creación rápida de prototipos es similar a la impresión 3D en algunos aspectos, pero no exactamente igual. La creación rápida de prototipos es un concepto más amplio que abarca una variedad de tecnologías y métodos, incluida la impresión 3D. La impresión 3D es una tecnología comúnmente utilizada en la creación rápida de prototipos, que convierte modelos digitales en modelos físicos apilando materiales capa por capa. Sin embargo, la creación rápida de prototipos también incluye otras tecnologías como el corte por láser, el mecanizado CNC y el moldeo por inyección.
3.¿Qué es la creación de prototipos en la impresión 3D?
La creación de prototipos en impresión 3D se refiere al proceso de utilizar la tecnología de impresión 3D para transformar directamente modelos digitales en prototipos físicos. Esta tecnología permite a los diseñadores e ingenieros obtener modelos físicos en las primeras etapas del desarrollo del producto para la verificación funcional, la evaluación del diseño y las pruebas de usuario. La creación de prototipos de impresión 3D tiene las ventajas de ser rápida, flexible y económica, lo que puede acortar significativamente el ciclo de desarrollo del producto y reducir los costos de desarrollo. En el proceso de impresión 3D, los materiales se apilan capa por capa para construir un sólido tridimensional, lo que permite crear formas y estructuras complejas.
4.¿Cuál es un ejemplo deRelaciones públicas rápidas¿Ototipado?
Ford utilizó la tecnología de impresión 3D para producir una gran cantidad de prototipos de autopartes durante la fase de investigación y desarrollo; En el proceso de diseño y desarrollo de teléfonos inteligentes, se utilizó la tecnología de prototipado rápido paraprototipocarcasas de teléfonos móviles, estructuras internas y otros componentes; en el desarrollo de equipos médicos, la tecnología de creación rápida de prototipos se utiliza para hacer prototipos de dispositivos médicos para pruebas y verificación clínicas; En el campo de la educación, la tecnología de creación rápida de prototipos se utiliza para fabricar herramientas didácticas, como modelos físicos, dispositivos de demostración, etc.
Resumen
La creación rápida de prototipos es un método de desarrollo de productos eficiente, flexible y de bajo costo.Significado de la creación de prototipos es que utiliza tecnología de fabricación avanzada para transformar rápidamente las ideas de diseño en prototipos físicos táctiles y comprobables, lo que acelera enormemente el desarrollo de productos. y reducir los costos y riesgos de desarrollo. Con el avance continuo de la tecnología y la expansión continua de los campos de aplicación, la tecnología de creación rápida de prototipos desempeñará un papel más importante en el futuro, proporcionando un fuerte apoyo para la innovación de productos y la actualización industrial.
Renuncia
El contenido de esta página es solo para referencia. Longsheng no hace declaraciones ni garantías, expresas o implícitas, en cuanto a la exactitud, integridad o validez de la información. No se deben inferir parámetros de rendimiento, tolerancias geométricas, características de diseño específicas, calidad del material y tipo o mano de obra en cuanto a lo que un proveedor o fabricante externo entregará a través de la red Longsheng. Es responsabilidad del comprador que busca una cotización de piezas determinar los requisitos específicos para esas piezas.Póngase en contacto con nosotros para obtener más información.
Equipo Longsheng
Este artículo fue escrito por varios colaboradores de LongSheng. LongSheng es un recurso líder en el sector manufacturero, conMecanizado CNC, sFabricación de metal Heet,Impresión 3D,moldeo por inyección,Estampación de metalesy mucho más.
