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Dans les domaines en plein essor de la technologie et du design innovant, l’importance de la conception et du développement de produits en tant que pont entre la créativité et le marché est évidente. En tant que stratégie de développement de produits efficace et flexible, «prototypage rapide" est progressivement entré dans la vision des gens et est devenu une force clé dans la promotion de l’innovation produit et la transformation du marché. Alors, comment se passe exactementPrototypageJouer un rôle dans le développement des produits ? Comment cela aide-t-il les entreprises à répondre rapidement aux demandes du marché et à améliorer la compétitivité de leurs produits ? Dans cet article, nous allons nous pencher sur la définition, les principes, les méthodes techniques et la valeur applicative du prototypage rapide dans le développement de produits, en vous donnant un aperçu des secrets de cette stratégie d’innovation.

Qu’est-ce que le prototypage rapide ?

Prototypage rapide, en bref, fait référence à l’utilisation d’une technologie de fabrication avancée ou d’un logiciel de conception dans les premières étapes du développement d’un produit afin de produire un modèle préliminaire ou un prototype du produit à moindre coût et dans un délai plus court. Ceux-ciPrototypes rapidespeut être fonctionnel, cosmétique,ou même une combinaison des deux et sont utilisés pour tester, valider des concepts de design, évaluer l’expérience utilisateur, présenter aux investisseurs ou faire du marketing.

Le principe est de réviser et d’améliorer continuellement la conception des produits grâce au cycle « build-test-learn-feedback ». Par rapport au processus traditionnel de développement de produits, le prototypage rapide se concentre davantage sur la vitesse et la flexibilité, ce qui permet aux concepteurs et aux ingénieurs de découvrir et de résoudre les problèmes dès le début du développement du produit et d’éviter les modifications coûteuses et chronophages par la suite.

Comment fonctionne le prototypage rapide ?

Le prototypage rapide est une méthode de développement de produit efficace qui permet aux équipes de créer rapidement des prototypes testables et vérifiables dès les premières étapes du développement du produit. Voici laProcessus de prototypage rapide:

Analyse des besoins :Travailler en étroite collaboration avec les utilisateurs ou les parties prenantes pour recueillir et clarifier les besoins de base et les exigences fonctionnelles du produit. Déterminer les objectifs et la portée de la conception du prototype en triant et en analysant les exigences.

Conception préliminaire :Sur la base des résultats de l’analyse de la demande, conceptualisez le produit et formez un plan de conception préliminaire. Utilisez des croquis dessinés à la main, des logiciels de conception et d’autres outils pour dessiner rapidement des dessins de conception préliminaires de produits.

Prototypage:Utilisez des outils ou des logiciels de prototypage, tels que Axure RP, InVision, Marvel, etc., pour créer rapidement desModèle de prototypage. Si unMaquette rapideest nécessaire, sélectionner les matériaux et les processus appropriés et les produire par impression 3D, traitement CNC, fabrication à la main, etc.

Tests et validation :Invitez les utilisateurs cibles ou potentiels à tester le prototype et à recueillir leurs retours. Effectuer des tests fonctionnels, des tests d’utilisabilité, des tests de performance, etc. sur des prototypes pour s’assurer que le prototype répond aux exigences de conception et aux besoins des utilisateurs.

Commentaires et itération :Apporter les modifications et optimisations nécessaires à laPrototype rapide basé sur les résultats des tests et les commentaires des utilisateurs. Répétez le processus de test et d’itération jusqu’à ce que le prototype obtienne des résultats satisfaisants.

Livraison et évaluation :Livrer le prototype final à l’équipe de projet, au client ou aux parties prenantes pour évaluation et prise de décision. Résumer et évaluer l’ensemble du processus de conception du prototype afin de fournir une référence pour le développement futur du produit.

Quelles sont les principales méthodes de prototypage rapide ?

1. SLA

Le SLA est un procédé d’impression 3D industrielle, ou fabrication additive, qui permet de construire des pièces dans un pool de résine photopolymère durcissable aux UV à l’aide d’un laser contrôlé par ordinateur. Le laser est utilisé pour tracer et polymériser une section transversale de la conception de la pièce à la surface de la résine liquide. La couche solidifiée est ensuite abaissée juste en dessous de la surface de la résine liquide et le processus est répété. Chaque couche nouvellement durcie adhère à la couche inférieure. Ce processus se poursuit jusqu’à ce que la pièce soit terminée.

Avantages

Contre

Pour les modèles conceptuels, lesPrototypes, et des conceptions complexes, SLA peut produire des pièces avec des géométries complexes et d’excellentes finitions de surface par rapport à d’autres procédés additifs. Le coût est compétitif et la technologie est disponible auprès de plusieurs sources.

Les pièces prototypées peuvent ne pas être aussi solides que celles fabriquées à partir de résines de qualité technique, de sorte que les pièces fabriquées à l’aide de SLA ont une utilisation limitée pour les tests fonctionnels. De plus, alors que les pièces subissent un cycle UV pour solidifier la surface extérieure de la pièce, les pièces construites en SLA doivent être utilisées avec une exposition minimale aux UV et à l’humidité afin de ne pas se dégrader.

2. Le SLS

Le SLS est l’un des cinq procédés additifs disponibles chez Protolabs. Au cours du processus SLS, un CO contrôlé par ordinateur₂Le laser aspire sur un lit chaud de poudre à base de nylon de bas en haut, où il fritte légèrement (fusionne) la poudre en un solide. Après chaque couche, un rouleau dépose une nouvelle couche de poudre sur le lit et le processus se répète. Le SLS utilise des poudres de nylon rigide ou d’élastomère TPU similaires aux thermoplastiques techniques réels, de sorte que les pièces présentent une plus grande ténacité et sont précises, mais ont une surface rugueuse et manquent de détails fins. SLS offre un grand volume de construction, peut produire des pièces avec des géométries très complexes et créer des prototypes durables.

Avantages	Contre
Les pièces SLS ont tendance à être plus précises et plus durables que les pièces SLA. Le processus permet de fabriquer des pièces durables avec des géométries complexes et convient à certains tests fonctionnels.	Les pièces ont une texture granuleuse ou sablonneuse et le processus a un choix limité de résine.

3. Le FDM

Le FDM utilise une méthode d’extrusion qui fait fondre et resolidifier la résine thermoplastique (ABS, polycarbonate ou mélange ABS/polycarbonate) en couches pour former un prototype fini. Parce qu’il utilise de vraies résines thermoplastiques, il est plus résistant que le jet de liant et peut être d’une utilité limitée pour les tests fonctionnels.

Avantages	Contre
Les pièces FDM sont à un prix modéré, relativement solides et peuvent être bonnes pour certains tests fonctionnels. Le processus permet de fabriquer des pièces aux géométries complexes.	Les pièces ont une mauvaise finition de surface, avec un effet d’ondulation prononcé. Il s’agit également d’un processus additif plus lent que le SLA ou le SLS et sa pertinence est limitée pour les tests fonctionnels.

4. Usinage CNC

Dans l’usinage, un bloc solide (ou tige de tige) de plastique ou de métal est fixé dans une fraiseuse CNC ou un tour et découpé dans une pièce finie par un processus soustractif. Cette méthode produit généralement une résistance et une finition de surface supérieures à tout processus de fabrication additive. Il possède également les propriétés complètes et homogènes du plastique, car il est fabriqué à partir de blocs solides de résine thermoplastique extrudée ou moulée par compression, par opposition à la plupart des procédés additifs, qui utilisent des matériaux similaires au plastique et sont construits en couches. La gamme de choix de matériaux permet de fabriquer des pièces avec les propriétés de matériau souhaitées, telles que : la résistance à la traction, la résistance aux chocs, les températures de déflexion thermique, la résistance chimique et la biocompatibilité. De bonnes tolérances permettent d’obtenir des pièces adaptées aux essais d’ajustement et fonctionnels, aux gabarits et aux montages, ainsi qu’aux composants fonctionnels pour les applications d’utilisation finale. Un certain nombre de fabricants, dont Protolabs, utilisent des processus de fraisage 3 axes et de fraisage indexé 5 axes, ainsi que le tournage, pour fabriquer des pièces dans une gamme de plastiques et de métaux de qualité technique.

Avantages	Contre
Les pièces usinées ont de bonnes finitions de surface et sont assez solides car elles utilisent des thermoplastiques et des métaux de qualité technique. Comme l’impression 3D, les prototypes personnalisés peuvent être livrés en aussi peu qu’une journée chez certains fournisseurs.	Il peut y avoir des limitations géométriques associées à l’usinage CNC, et il est parfois plus coûteux de le faire en interne que les processus d’impression 3D. Étant donné que le processus consiste à enlever de la matière au lieu de l’ajouter, le fraisage des contre-dépouilles peut parfois être difficile.

5. Moulage par injection

Le moulage par injection rapide fonctionne en injectant des résines thermoplastiques dans un moule, tout comme dans le moulage par injection de production. Ce qui rend le processus « rapide », c’est la technologie utilisée pour produire le moule, qui est souvent fabriqué à partir d’aluminium au lieu de l’acier traditionnel utilisé dans les moules de production. Les pièces moulées sont solides et ont d’excellentes finitions. Il s’agit également du processus de production standard de l’industrie pour les pièces en plastique, de sorte qu’il y a des avantages inhérents au prototypage dans le même processus si la situation le permet. Presque tous les plastiques ou caoutchoucs de silicone liquide (LSR) de qualité technique peuvent être utilisés, de sorte que le concepteur n’est pas limité par les limites matérielles du processus de prototypage.

Avantages	Contre
Les pièces moulées sont fabriquées à partir d’une gamme de matériaux de qualité technique, ont une excellente finition de surface et sont un excellent prédicteur de la fabricabilité pendant la phase de production.	Il y a un coût initial d’outillage associé au moulage par injection rapide qui ne se produit avec aucun des processus additifs ou avec l’usinage CNC. Donc, dans la plupart des cas, il est logique de faire un ou deux tours dePrototypes rapidespour vérifier l’ajustement et le fonctionnement avant de passer au moulage par injection.

6. Fabrication de tôles

La fabrication rapide de tôles est une technologie de traitement efficace et de haute précision des tôles. Grâce au contrôle par ordinateur, les tôles sont coupées, pliées et soudées selon les exigences de conception pour produire rapidement les pièces requises. Cette technologie combine des équipements CNC avancés, la découpe laser, l’emboutissage et d’autres méthodes de traitement pour compléter la production de pièces en tôle aux formes complexes et aux exigences de haute précision en peu de temps.

Avantages	Contre
La technologie de fabrication rapide de tôles présente les caractéristiques d’un rendement élevé, d’une haute précision, d’une flexibilité, d’un faible coût et d’une protection de l’environnement.	Coûts d’équipement élevés, exigences techniques élevées, taux de rebut élevés et coûts de personnalisation élevés, etc.

Quelles sont les applications du prototypage rapide dans différents domaines ?

Génie logiciel

Dans le domaine de l’ingénierie logicielle, la technologie de prototypage rapide est principalement utilisée dans la phase initiale du développement de logiciels. Son but est de créer des prototypes de logiciels pour imiter diverses fonctions et interfaces utilisateur du système afin que les problèmes existants puissent être identifiés et résolus plus tôt. Avec le développement rapide de la technologie informatique et de l’industrie des logiciels, la technologie de prototypage rapide a été largement utilisée dans divers domaines et a obtenu de bons résultats. Dans le domaine de l’ingénierie logicielle, l’utilisation de la technologie de prototypage rapide peut raccourcir efficacement le cycle de temps de développement, réduire le coût total du développement et améliorer la qualité globale des logiciels. Il permet aux développeurs de reconnaître le logiciel comme un tout complexe et immense à partir d’un niveau supérieur et de le décomposer en une série de sous-modules avec des objectifs ou des exigences de tâches spécifiques. En outre, cela aide également les développeurs à mieux comprendre les besoins des utilisateurs, réduisant ainsi la difficulté des malentendus et de la communication.

Conception UX

Dans le processus de conception UX (expérience utilisateur), la technologie de prototypage rapide joue également un rôle indispensable. Le système de prototypage rapide est une méthode qui utilise des ordinateurs pour générer des entités tridimensionnelles. Il est basé sur la réalité virtuelle et peut fournir une scène virtuelle, la contrôler et la modifier, réalisant ainsi l’ensemble du processus, de la conception à la fabrication des produits finis. Les concepteurs UX imitent les différentes fonctions et l’interface utilisateur du produit en créant une version réduite du produit - un prototype - afin que les utilisateurs puissent le tester et le vérifier.Prototypespeut être soit du papier simplePrototypage de modèlesou des prototypes numériques entièrement fonctionnels avec lesquels les utilisateurs peuvent interagir. L’application de cette technologie dans la conception UX aide les concepteurs à comprendre plus profondément les besoins des utilisateurs et à identifier les problèmes et les déficiences dans la conception du produit, afin que des ajustements et des optimisations puissent être effectués en temps opportun pour améliorer l’expérience utilisateur du produit.

Pensée conceptuelle

Le Design Thinking représente une stratégie d’innovation et de résolution de problèmes centrée sur l’humain, en continu. En tant que l’une des technologies émergentes les plus prometteuses dans le domaine de la fabrication avancée, la technologie de prototypage rapide présente les caractéristiques d’un faible coût et d’une efficacité élevée, et est progressivement devenue un élément indispensable du processus de recherche et de développement de produits. La technologie de prototypage rapide a été largement utilisée dans de nombreux aspects de la réflexion sur la conception de produits, principalement utilisée pour vérifier et optimiser rapidement diverses solutions de conception. Sur cette base, cet article propose une méthode de design thinking basée sur le prototypage rapide, qui combine le prototypage rapide et le design thinking pour réaliser la gestion de l’ensemble du cycle de vie des produits, du concept à l’objet physique jusqu’à la livraison. L’appliquer au design thinking peut aider les membres de l’équipe à comprendre plus en profondeur les besoins des utilisateurs, à vérifier rapidement la faisabilité des solutions de conception et à améliorer continuellement la qualité de la conception des produits grâce à une optimisation itérative continue.

Impression 3D

La technologie d’impression 3D est essentielleMéthode de prototypage rapide qui utilise des fichiers de modèles numériques et utilise la technologie d’impression en couches pour créer des objets tridimensionnels. En raison de ses caractéristiques de processus uniques, il est devenu l’une des méthodes de traitement les plus avancées dans le domaine de la fabrication et s’est développé rapidement. Dans le domaine de la technologie d’impression 3D, les méthodes de prototypage rapide sont couramment utilisées à chaque étape de la conception et de la fabrication des produits. Il peut produire directement des pièces physiques ou des prototypes de produits selon les besoins, fournissant aux concepteurs des informations de données plus intuitives et plus efficaces. Dans le domaine de la technologie de prototypage rapide, l’impression 3D a montré des avantages évidents. Par exemple, il peut produire des structures complexes et des formes géométriques, améliorant ainsi la précision et l’efficacité de la production et réduisant les coûts de production. Par conséquent, il est devenu une méthode de conception émergente. En même temps, commeTechnologie d’impression 3Dcontinue de progresser, ses domaines d’application s’élargissent progressivement.

Quels sont les avantages du prototypage rapide ?

En tant que méthode efficace de développement de produits, le prototypage rapide présente de nombreux avantages non négligeables. Voici lesAvantages du prototypage rapide:

Raccourcir le cycle de développement des produits

Le prototypage rapide raccourcit considérablement le cycle du produit, de la conception à la commercialisation, en convertissant rapidement les concepts de conception en modèles physiques tactiles et testables. Dans le processus traditionnel de développement de produits, il faut souvent beaucoup de temps, de la conception à la fabrication des prototypes et aux commentaires sur les tests. La technologie de prototypage rapide peut mener à bien ce processus en quelques jours ou semaines, ce qui permet aux développeurs de vérifier les conceptions plus tôt, de découvrir les problèmes et d’effectuer une optimisation itérative, accélérant ainsi le lancement du produit.

Améliorez la précision de la conception

La technologie de prototypage rapide combine généralement des logiciels avancés de conception assistée par ordinateur (CAO) etÉquipement d’usinage CNC pour réaliser des prototypes de produits de haute précision et de grande complexité. Ces technologies peuvent assurer un haut degré de cohérence entre les prototypes et les dessins de conception, réduisant ainsi les erreurs causées par la production manuelle ou les méthodes de traitement traditionnelles. Les prototypes de haute précision permettent d’évaluer plus précisément la fonction et les performances du produit, fournissant ainsi une base fiable pour la production et la fabrication ultérieures.

Réduire les coûts

QuoiqueTechnologie de prototypage rapidepeut nécessiter un investissement plus élevé dans l’équipement initial, mais elle permet en fait de réduire les coûts tout au long du cycle de développement du produit. Tout d’abord, grâce au prototypage rapide, les développeurs peuvent détecter les problèmes de conception à un stade précoce et éviter les modifications à grande échelle lors de la phase ultérieure de production, réduisant ainsi les déchets et les coûts inutiles. Deuxièmement, le prototypage rapide prend en charge des modèles de production en petits lots et multivariés, ce qui aide les entreprises à répondre de manière flexible aux changements du marché et à réduire les arriérés de stocks et l’occupation du capital. De plus, avec la popularisation et la réduction des coûts des technologies de prototypage rapide telles que l’impression 3D, ses coûts de production diminuent également progressivement.

Améliorez l’expérience utilisateur et les retours d’expérience

Le prototypage rapide permet aux utilisateurs ou aux clients d’avoir un accès anticipé aux produits physiques et de fournir des commentaires par le biais d’une expérience de première main. Ce type de retour d’information intuitif et instantané aide les développeurs à mieux comprendre les besoins des utilisateurs et les tendances du marché, afin d’apporter des améliorations et des optimisations ciblées. Dans le même temps, le prototypage rapide offre également aux investisseurs et aux partenaires une méthode d’affichage intuitive, ce qui contribue à renforcer leur confiance et leur reconnaissance du produit.

Quels sont quelques exemples de prototypage rapide ?

La technologie de prototypage rapide a un large éventail d’applications dans des applications pratiques,Exemples de prototypage rapide sont les suivants :

Industrie automobile

Dans la phase de recherche et de développement automobile, la technologie d’impression 3D est largement utilisée pour produire des prototypes automobiles. Ces prototypes peuvent être utilisés pour la vérification de la conception, la vérification de l’assemblage et la vérification fonctionnelle, aidant ainsi les constructeurs automobiles à identifier et à résoudre les problèmes dès le début du développement du produit. Par exemple, Ford a utilisé la technologie d’impression 3D pour produire un grand nombre dePrototypesde pièces automobiles au cours de la phase de recherche et développement afin d’améliorer l’efficacité de la recherche et du développement.

Produits électroniques

Dans le processus de conception et de développement des smartphones, la technologie de prototypage rapide est utilisée pour prototyper les boîtiers de téléphones portables, les structures internes et d’autres composants. En réalisant des prototypes de téléphones portables, les concepteurs peuvent vérifier visuellement la faisabilité et l’esthétique du plan de conception, et découvrir et modifier rapidement les problèmes de conception. Les utilisateurs peuvent réellement utiliser et expérimenter le prototype de téléphone mobile et fournir des commentaires précieux pour aider les développeurs à améliorer l’expérience utilisateur du produit. Le prototypage rapide raccourcit le cycle de développement des produits, ce qui permet aux smartphones d’être mis sur le marché plus rapidement pour répondre aux besoins des consommateurs.

Matériel médical

Dans le développement de dispositifs médicaux, la technologie de prototypage rapide est utilisée pour créerPrototypesde dispositifs médicaux pour les essais cliniques et la vérification. Les prothèses et les équipements de rééducation personnalisés pour les patients nécessitent souvent une technologie de prototypage rapide pour produire des prototypes personnalisés afin d’assurer le confort et la fonctionnalité de l’équipement.

Éducation et recherche

Dans le domaine de l’éducation, la technologie de prototypage rapide est utilisée pour produire des outils pédagogiques, tels que des modèles physiques, des dispositifs de démonstration, etc. Dans le domaine de la recherche scientifique, les chercheurs utilisent la technologie du prototypage rapide pour construire des dispositifs expérimentaux ou des prototypes de systèmes permettant de mener des expériences scientifiques et de vérifier des hypothèses.

Foire aux questions

1.Qu’entend-on par prototypage rapide ?

Le prototypage rapide est une méthode de développement de produit qui met l’accent sur l’accélération du processus de développement de produits en construisant et en testant rapidement des prototypes de produits. Cette approche permet aux concepteurs, aux ingénieurs et aux développeurs d’obtenir des modèles de performance dès le début du développement du produit pour la vérification fonctionnelle, l’évaluation de la conception et les tests utilisateurs.

2.Is le prototypage rapide est-il identique à l’impression 3D ?

Le prototypage rapide est similaire à l’impression 3D à certains égards, mais pas exactement la même. Le prototypage rapide est un concept plus large qui englobe une variété de technologies et de méthodes, y compris l’impression 3D. L’impression 3D est une technologie couramment utilisée dans le prototypage rapide, qui convertit les modèles numériques en modèles physiques en empilant les matériaux couche par couche. Cependant, le prototypage rapide inclut également d’autres technologies telles que la découpe laser, l’usinage CNC et le moulage par injection.

3.Qu’est-ce que le prototypage dans l’impression 3D ?

Le prototypage en impression 3D fait référence au processus d’utilisation de la technologie d’impression 3D pour transformer directement des modèles numériques en prototypes physiques. Cette technologie permet aux concepteurs et aux ingénieurs d’obtenir des modèles physiques dès le début du développement du produit pour la vérification fonctionnelle, l’évaluation de la conception et les tests utilisateurs. Le prototypage par impression 3D présente l’avantage d’être rapide, flexible et économique, ce qui peut raccourcir considérablement le cycle de développement du produit et réduire les coûts de développement. Dans le processus d’impression 3D, les matériaux sont empilés couche par couche pour construire un solide tridimensionnel, ce qui permet de créer des formes et des structures complexes.

4.Qu’est-ce qu’un exemple deRP rapideototypage ?

Ford a utilisé la technologie d’impression 3D pour produire un grand nombre de prototypes de pièces automobiles pendant la phase de recherche et développement ; Dans le processus de conception et de développement des smartphones, la technologie de prototypage rapide a été utilisée pourprototypeboîtiers de téléphones portables, structures internes et autres composants ; dans le développement d’équipements médicaux, la technologie de prototypage rapide est utilisée pour réaliser des prototypes de dispositifs médicaux pour les tests et la vérification cliniques ; Dans le domaine de l’éducation, la technologie de prototypage rapide est utilisée pour fabriquer des outils pédagogiques, tels que des modèles physiques, des dispositifs de démonstration, etc.

Résumé

Le prototypage rapide est une méthode de développement de produits efficace, flexible et peu coûteuse.Signification du prototypage est qu’il utilise une technologie de fabrication avancée pour transformer rapidement les idées de conception en prototypes physiques tactiles et testables, ce qui accélère considérablement le développement de produits. et réduire les coûts et les risques de développement. Avec l’avancement continu de la technologie et l’expansion continue des domaines d’application, la technologie de prototypage rapide jouera un rôle plus important à l’avenir, en fournissant un soutien solide à l’innovation des produits et à la mise à niveau industrielle.

Démenti

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L’équipe de Longsheng

Cet article a été écrit par plusieurs contributeurs de LongSheng. LongSheng est une ressource de premier plan dans le secteur manufacturier, avecUsinage CNC, parHEET Metal Fabrication,Impression 3D,Moulage par injection,emboutissage du métal, et plus encore.