Prototyping during the product development process can answer many questions that might arise on the road to committing to a final design. The prototypes themselves can be simple or complex, depending on which questions need answering. Building prototypes can avoid costly mistakes later on during product manufacturing where design errors become expensive to correct. A rule of thumb is that a change during the design phase that costs a dollar will cost a hundred dollars to fix in production. For this reason, prototyping is considered to be a fundamental step, or sequence of steps, in most product development efforts.
Prototypen can be loosely segregated according to what insight they provide into the final product. Form prototypes give physical expression to the shape of the finished product. Fit prototypes gauge how the finished product might feel to a user or verify the internal constraints of mating parts. Function prototypes could be used to test how the product might work under environmental extremes, or to ascertain if it will last for the duration of its proposed lifetime. A prototype does not have to be an actual physical model; much activity takes place in the world of virtual prototyping.
Ein wichtiger Aspekt des Prototypings ist die Art und Weise, wie sich der Prototyp für Tests eignet. Solche Tests können Produktkonzepttests, Machbarkeitsnachweise, virtuelle Prototypentests, Alpha- und Betatests sowie Vorserientests umfassen.
Produktkonzept
Produktkonzept-Prototypen dienen in der Regel dazu, potenziellen Interessenten die Form und Gestalt des fertigen Produkts zu demonstrieren. In der Regel wird wenig bis gar kein Aufwand in die Definition des Inneren des Modells gesteckt (denken Sie an Tonmodelle in der Automobilindustrie). Formprototypen werden oft für diese Phase vorbereitet, mit der Idee, das Äußere eines Produkts zu bewerten (Sieht es veraltet aus? Sind die Größen und Proportionen korrekt?). Oberflächen können in diesem Stadium vorgefertigt werden, was Einfluss auf die endgültigen Materialien haben kann, die beispielsweise in einem Gehäuse verwendet werden.
Machbarkeitsnachweis
Proof-of-Concept-Prototypen müssen nicht unbedingt die physische Form des Endprodukts haben. Sie sollen vielmehr bestätigen, dass das Produkt wie erwartet funktioniert. Prototypen, die im Rahmen von Proof-of-Concept-Tests verwendet werden, sind in der Regel funktionaler Natur: Die verwendeten Materialien und die Herstellungsverfahren können erheblich von denen abweichen, die im Endprodukt eingesetzt werden. Oft wird spezielles Testequipment verwendet. Ein Verpackungsdesigner, der beispielsweise einen neuen abziehbaren Verschluss entwickeln möchte, könnte verschiedene Zugprüfgeräte verwenden, um die Verschlussfestigkeit zwischen verschiedenen Materialien zu bestimmen und bei der Auswahl eines geeigneten Materials für die Produktion zu helfen.
Virtuelle Prototypenerstellung
Viel wird durch die Anwendung von Solid Modeling und Finite-Elemente-Analyse gewonnen, um zu bewerten, wie Teile sich in einer Baugruppe gegenseitig behindern könnten. Daten können verwendet werden, um die Belastung zu analysieren, die Teile während des Betriebs erfahren, und während der Konstruktionsphase können Änderungen vorgenommen werden, um die Ausfallzeit zu verlängern. Virtuelles Prototyping spielt ebenfalls eine Rolle bei der Produktkonzeptentwicklung, da realistische 3D-Darstellungen leicht erstellt werden können und die Daten einfach in Rapid-Prototyping-Drucker importiert werden können, um Formmodelle – wenn auch nicht funktionale – fertiger Designs zu erstellen.
Alpha-Tests
Alpha-Tests sind die erste Phase der Endproduktprüfung, die in der Regel an einem Prototyp durchgeführt wird, der in seiner vorgesehenen Endform hergestellt wurde, wobei ähnliche, wenn nicht identische Materialien wie für das fertige Produkt verwendet werden. Die Herstellungsverfahren für die Alpha-Tests unterscheiden sich in der Regel von denen für die Produktion, da die Stückzahlen deutlich niedriger sind. Zum Beispiel könnten die in Alpha-Test-Prototypen verwendeten Kunststoffe bearbeitet werden, während sie für die Produktionsversion möglicherweise gespritzt werden. Alpha-Tests werden typischerweise intern durchgeführt.
Beta-Tests
Beta-Tests finden in der Regel an Prototypen statt, die aus den endgültigen Produktionsmaterialien gefertigt wurden und die gleichen Fertigungsschritte verwenden, die auch für die Herstellung des Endprodukts eingesetzt werden. Im Gegensatz zum Alpha-Test wird beim Beta-Test häufig das Feedback von Endnutzern eingeholt, und dieses Feedback wird genutzt, um letzte Änderungen am Produkt, am Produktionsprozess usw. vorzunehmen, bevor das Produkt in die Serienproduktion geht.
Vorproduktionstests
Vorproduktionstests werden an Endprodukten durchgeführt, die identisch mit denjenigen sind, die an Kunden verkauft werden sollen. Einige kleine Änderungen an Herstellungsprozessen, Design usw. können noch basierend auf den Ergebnissen dieser Tests vorgenommen werden; daher können sie noch als Prototypentests betrachtet werden. Organisationen wie UL (für elektrische Produkte) und die CPSC (für Kinderspielzeug) testen diese fertigen “Prototypen”, bevor sie ihre Zulassungszeichen vergeben.
Prototyping-Dienstleistungen
Erfinder und Produktentwickler, die Hilfe bei der Herstellung von Prototypen suchen, verfügen über eine Vielzahl von Fachkenntnissen und Dienstleistungen. Einige Anbieter sind auf bestimmte Produktarten spezialisiert: zum Beispiel Spielzeug oder Leiterplatten. Andere sind darauf eingerichtet, Prototypen aus verschiedenen Materialien herzustellen, wie Acryl oder Nylon, oder als Blechfertigungen. Wiederum andere bedienen spezielle Branchen, wie die Automobil- oder Luft- und Raumfahrtindustrie. Es gibt auch viele Firmen, die sich auf Produktentwicklung spezialisiert haben und viele Phasen des Vorhabens übernehmen, einschließlich der Prototypenfertigung von beispielsweise Unterhaltungselektronik. Hersteller von maßgeschneiderten Produkten, wie genähte Waren, können oft beauftragt werden, Prototypen herzustellen.
Angesichts der Beliebtheit der additiven Fertigung ist es klug, sich daran zu erinnern, dass dieses Gebiet einst als Rapid Prototyping bekannt war und immer noch viele Möglichkeiten bietet, schnell und kostengünstig kleine Stückzahlen von Prototypen herzustellen. Designänderungen können beim 3D-Druck schnell umgesetzt werden. Der Prozess eignet sich gut zur Herstellung von Form- und Passmodellen; Funktionsmodelle, die auf diese Weise gebaut werden, können jedoch weiterhin eine Herausforderung darstellen, da die additiven Materialien nicht immer die Eigenschaften der letztendlich in den Produktionsteilen verwendeten Materialien nachahmen. Es gibt viele solche Firmen, die diese Dienstleistungen anbieten.
Testverfahren
Prototyping kann als eine Abfolge von Schritten betrachtet werden, die ein Produkt entlang des Entwicklungswegs vom Konzept bis zur Herstellung vorantreibt. Der Prozess kehrt sich oft um, da neue Informationen aus Prototypentests Designer zurück an die Zeichenbretter schicken. Es gibt viele Interessensgebiete, die während der Prototypenphasen berücksichtigt werden müssen, einschließlich Produktbenutzerfreundlichkeit, Herstellbarkeit und Sicherheit. Einige Produkte, wie Lebensmittel oder Medikamente, erfordern strenge Testpläne für die FDA-Prüfung. Unternehmen, die sich auf die Entwicklung solcher Produkte spezialisiert haben, können dabei helfen, Erfinder bei der Überwindung dieser verschiedenen behördlichen Hürden zu unterstützen.
Zusammenfassung
This article presents a brief discussion of prototyping including the different types and when they are utilized in the product development process. For more information on related products, consult our other guides or visit XTJ to locate potential sources of supply or view details on specific products.
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