Функционално прототипиране

Докато концептуалното моделиране тества външния вид и основно естетическите качества на продукта, функционалното прототипиране набляга на различните производствени качества на дадения модел.

Продуктът и дизайнът рядко са статични, в процеса на разработка те се изменят постоянно заедно с новите идеи, изисквания или подобрения, което изисква и създаването на нови прототипи. Доказателство за дадените им приложения не могат да бъдат взети от 2D скици или 3D софтуерни модели. Прототипът трябва да бъде изработен и бъде тествана неговата функционалност с цел да се установи дали може да изпълни задачите, за които е проектиран.

Нуждата от тестове е неуспорима, но създаването на функционални модели остава скъп, времеемък и неефикасен метод за това. Но услугата на Солидфил – 3D принтиране чрез т.нар. Fused Deposition Modeling (FDM), Stereolithography (SLA) или Selective Laser Sintering (SLS) може да промени това. Ние ще създадем вашите здрави и висококачествени прототипи, които при нужда биха издържали на температурен, химически и механичен стрес. Вие ще имате възможност да използвате реалистични модели, които преставляват точно копие на вида и усещането на вашия краен продукт, без ненужното губене на време за доставка.

 

 

 

Индустриален дизайн

Дизайнът на индустриални машини и елемнти по същество е по-различен от създаването на търговски (комерсиални) продукти, но е със същата степен на важност. Тук акцентът върху правилното функциониране на обекта е още по-ярък, тъй като най-често той представлява част от сложна конструкция, където качеството на взаимодействие между функционалните елементи води до желания краен резултат.

Точният размер на елементите е от най-голяма степен на важност – що се отнася до инустриални операции. Тъй като моделите най-често се създават на същите машини, които произвеждат крайния проукт, всяка грешка при изработването на прототипа означава спиране на целия производствен процес. Периодът от време, необходим за поправяне на сгрешените елементи е дълго и води до намаляване на конкурентното предимствао и забавяне на всякакви междинни процеси. Репродукцията също представлява обременяващ и скъп вариант.

Използването на  технологията 3D принтиране елиминира голяма част от възможните рискове, свързани с прототипирането при индустриалния дизайн, и също така превръща недостатъците на конвенционалните методи в предимства. Използвайки специално създаден за целта софтуер и възможностите на принтерите SolidFiIl, могат да бъдат произведени модели с желаните размери само чрез еднократна, бърза операция, като функционалности на дизайна се запазва. Всякакви нежелани дефекти могат да бъдат отстранени с помощта на допълнителни довършителни техники. Тъй като процесът е в пъти по-бърз в сравнение с традиционните методи, 3D принтирането ви дава възможност да разработите и тествате различни версии на модела еднократно и на по-ниска цена. Всякакви промени в дизайна са лесно постижими и при необходимост – принтирани отново.

 

 

 

Поведение при триене

Продуктите, създадени да извършват движение, обикновено си взаимодействат с две или повече повърхности. Триенето между отделните частите на модела може да бъде от огромно значение за самото функциониране на продукта и работата на потребителите с него.

3D принтирането със Солидфил ви гарантира бързо създаване на функционален модел с движещи се части без сглобяване, който да тества продължителността и характеристиката на подобно движение. Технологията може да  използва различни материали, за да пресъздаде триенето между две или повече повърхности с разнообразни възможности. Корекции по дизайна се правят лесно и биха могли да бъдат принтирани за повторни тестове и преоценка.

 

 

Еластични Връзки

Друг пример за продукт със специфично устройство и движение е подвижният шарнир. Подвижният шарнир представлява тънка, гъвкава панта (огъващ се лагер, произведена от пластмаса, различен от плат, кожа или други субстанции, която свързва две твърди пластмасови части и им позволява да се движат по линията на тази панта. Обищоприетият метод за създаване на подвижни шарнири е чрез процеса на отливане (поотделно на всяка твърда пластмасова част и на самата панта), който сам по себе си е бавен, скъп и не позволява дизайнът на шарнира да бъде променян.

Моделите, съзададени от Солидфил чрез технолигията 3D принтиране, могат да съдържат в себе си подвижни шарнири, които се изработват наведнъж и от различни материали, при наличие на такава необходимост. 3D принтираният шарнир представлява готова за употреба функционална част на продукта. В зависимост от материала, използван при направата на модела, шарнирът има възможността да бъде сгъван и разгъван по време на целия жизнен цикъл на продукта. 3D принтираните модели на подвижни шарнири са рентабилен начин за тестване на функционалността на концепцията и са перфектно средство за проектиране на промени и внасяне на корекции. Методът позволява и бързо повторно отпечатване на коригирания дизайн, с цел да се установи ефективността на промените  и необходимостта от бъдещи такива.

 

 

Леене чрез наслагване

Продуктите рядко се проектират и произвеждат от един и същ материал т.е. функционалността на продукта изисква повече от една повърхност, за да се постигне неговото предназначение. Процесът, при който се използва повече от един материал за изработването на единичен обект, обикновено се нарича – ‚отливане“. Основното приложение на такива модели се среща най-вече в дизайна на дръжки с частична, подобна на гума повърхност, осигуряваща по-добро захващане.

За да се комбинира твърд, термопластичен материал с подобен на гума еластомер (TPE) съществуват два основни конвенционални и широко разпространени варианта: insertmolding or multi-shot molding.  И двата процеса са скъпи, изискват големи и сложни машини, и постигането на производствен резултат изисква много време. Първият е двустепенен процес, при който твърдият материал първо се моделира, след което се поставя в друга пресформа, така че TPE даможе да бъде пресиран в специално оставената за тази цел кухина. Вторият построява модела чрез единичен процес, при който двата материала се инжектират един след друг в една и съща машина.

3D принтирането представлява не само своеобразна алтернатива на гореспоменатите методи за overmolding, но също така има потенциала да се превърне в предпочитана технология. Принтерите на СолидФил  (Fused Deposition Modeling (FDM) and  SLA – Stereolithography) са с възможност за едновременно използване на два материала при разработване на  overmolding модели, които могат да бъдат принтирани лесно, бързо и най-вече достъпно. Разнообразието от материали за принтиране дава възможност за тестване на различни опции и комбинации, за да повиши ефективността и функционалността.

 

 

Меки, допиращи се части (Soft touch parts)

За един тестови прототип е много важно да се доближава максимално до реалния продукт, да имитира или репликира всички функционални характеристики на крайната цел. Във времена като тези, дизайнерите оценяват нуждата от материализиране на всички малки обекти, с цел да се направи оценка и да се ремоделира при нужда.  3D принтирането се фокусира върху всеки детайл и осигурява качествена изработка на тези модели. Способността за създаване на обект от два или повече материала посредством една единствена стъпка, дава неимоверно предимство на използващите тази технология.

Това разграничение е видно при нуждата на меки, допиращи се части. Подобните на гума материали могат да бъдат лесно комбинирани с твърди пластмасови части, чрез един единсвен процес, за да се достигне  до получаване на желания прототип.

 

 

Сурогатни части

Доста често при дизайна на продукта, части от него трябва да запълват само точни предварително определени пространства. Въпреки, че тяхната роля изглежда на пръв поглед незначителна, тя е не по-малко важна от всяка друга при дизайна на продукта. Когато се тества цялостната функционалност на продукта – чрез функционално прототипиране – тези части играят изключително важна роля.  Още повече, че такива части имат сложни форми, чието физическо възпроизводство е много трудно.  Конвенционалното производство на подобни части. посредством традиционни методи – например изливане от метал, носи риска от нереалистично високи разходи, удължени срокове за доставка и забавяне на цчлостния работен процес. В допълнение, тези части са зависими от правилното функциониране и форма на заобикалящите ги останали части на дизайна. По този начин всяка промяна в съседните елементи би предизвикала промяна във формата на въпросната част. Това отново би довело до необходимостта от настройки, чието изработване – чрез широкопознатите традиционни методи – би било много скъпо.

При простите методи за прототипиране обикновено се изработват макети, които да запълнят празнините вътре в даден дизайн. Макетите са прекалено опростени версии на реалните елементи и те не са подходящи при тестване на по-сложни и комплексни дизайни.

Когато елементът е по-сложен и детайлите по неговата инсталация трябва да бъдат запазени, на помощ идват сурогатните части. Сурогатните части могат да тестват свободните пространства/луфтовете (clearences) и интерфейсите при монтаж. Те са способни да посочат различни експлоатационни проблеми, да валидират интерфейси за маршрутизация при окабеляване или прекатване на тръбопроводи (fluid conduits). При създаване на сурогатните части чрез 3D принтер (FDM) се намалява срока за изработка и по този начина времето за изпълнение на поръчката, както и нейната цена – сесвеждат до минимум. Прототипирането се осъществява с най-актуалната версия на дизайна.  Евентуални подобрения към дизайна могат лесно да бъдат принтирани с цел да се съчетават с промените в дизайна на външните части или за подобряване на функционалността.

Сурогатните части могат да бъдат принтирани в различни цветове, за да се подчертае тяхната функционалност, и ако е необходимо да показва потоци (flows) в дизайна. В допълнение, към 3D принтираните сурогатните части могат да се инсталират RFID сензори за събиране на информация относно подобрения в дизайна и материалите.

 

 

Тестове във въздушен тунел

Както самото име подсказва, този тип функционално прототипиране тества поведението обикновено на твърд предмет (в статично или подвижно състояние) поставен във въздушна, водна или друг вид среда. Доста индустрии използват този тип тестване, тъй като то е жизненоважно за поведението на крайния продукт, безопастността на потребителите и успешното комерсиализиране на продукта. Най-често такива са фирмите с дейност в автомобилостроенето, космонавтиката и архитектурата.

3D принтирането с всичките си разнообразни приложения е много подходящо за тестове във въздушен тунел. Създаването на прототип на продукт. посредством тази технология, има следните предимства:

  • Намаляване на разходите по създаване на прототипа;
  • Намаляване на времето за създаване на прототипа;
  • Тестване на вътрешни кухини и проходи;
  • Swift redesigns and retests
  • Създаване на прозрачни прототипи за оценка на вътрешните потоци;
  • Олекотени материали