Rapida prototipazione: descrizione della tecnologia, scopo e feedback

Lo sviluppo del prodotto presso varie aziende spesso prevede la possibilità di preparare campioni di simulazione. Esse stabiliscono le possibili caratteristiche del prodotto futuro, che il cliente può testare e apportare le modifiche necessarie sul modello sperimentale. Per ottimizzare il processo di produzione di tali campioni oggi, viene utilizzata la prototipazione rapida, che consente di creare prototipi di prodotti con elevata precisione e costi minimi.

Scopo della tecnologia

L'applicazione di questo sistema risolve principalmente il problema di ottimizzare il processo di valutazione e di accordo su un prodotto futuro, almeno nella forma in cui gli esecutori dell'ordine lo vedono in una specifica fase di sviluppo. Il layout creato consente di verificare come il prodotto soddisfa i requisiti in termini di ergonomia di funzionamento, aspetto, parametri tecnici e fisici, ecc. La possibilità di test pratici della funzionalità del prodotto è particolarmente significativa. Poiché il campione è il più vicino possibile a un prodotto originale, può essere incorporato nel processo di lavorazione o produzione, controllando le prestazioni. Ad esempio, la prototipazione rapida in ingegneria meccanica consente di valutare la qualità della circolazione dell'olio utilizzando un modello di carrozzeria in materiale trasparente. Nel segmento degli aerei, le proprietà aerodinamiche dei singoli componenti possono essere controllate allo stesso modo.

Organizzazione del processo

Il processo di creazione di un layout attraverso questa tecnologia viene effettuato in più fasi. Inizialmente, viene compilato un elenco di caratteristiche del prodotto. A questo punto dovrebbe già essere preparato un pacchetto con la documentazione del progetto. Le informazioni tecniche vengono inviate al computer per l'elaborazione, dopodiché vengono determinate le condizioni per la creazione del campione. Il modello generale di prototipazione rapida in ogni fase può essere eseguito automaticamente o con la partecipazione dell'operatore o del gruppo di ricerca. Le stesse caratteristiche con i requisiti per le condizioni di progettazione del layout possono essere determinate dal computer stesso nella modalità di flusso, se il corrispondente programma è stato incorporato in esso. Oppure, al contrario, la formazione viene svolta completamente da un'unità speciale con specialisti di diversi profili - nel design, nell'architettura, nell'ergonomia, ecc. Alla fase finale, a seconda della tecnologia, la piattaforma utensile crea un'imitazione del prodotto in base ai dati inseriti.

Metodi di prototipazione rapida

La separazione fondamentale dei metodi per l'implementazione della tecnologia avviene in base al tipo di rappresentazione finale del layout. Ad oggi, la vera creazione tridimensionale di layout di prodotti con stampanti 3D si sta attivamente sviluppando. In questa direzione, si possono distinguere metodi come la stereolitografia, la sinterizzazione, lo sputtering, ecc. Gli strumenti più popolari di seguito saranno discussi separatamente. Esiste anche un ampio livello di metodi di rappresentazione visuale del modello di prodotto. La classificazione di base degli strumenti per la prototipazione rapida in questa direzione divide i metodi in base al livello del linguaggio utilizzato, ai meccanismi per l'output e la riflessione delle informazioni e alla piattaforma per lo sviluppo di un modello. Anche gli strumenti specifici per tale modellizzazione dovrebbero essere considerati separatamente.

Programmazione degli strumenti di prototipazione

Axure RP è ampiamente utilizzato per creare siti Web di esempio. Con esso, l'utente può generare HTML in una comoda forma di documentazione. Lo sviluppo del software utilizza anche il sistema Balsamiq Mockups. Una caratteristica di questo strumento è la stilizzazione dei prodotti presentati sotto gli schizzi. Complex CogTool consente di creare campioni di interfacce utente, nonché di valutare l'ergonomia e le prestazioni. Gli sviluppatori avranno l'opportunità di stimare quanto tempo impiegherà l'utente medio per risolvere un particolare compito. Le tecnologie interattive e multipiattaforma di prototipazione rapida nel campo dei sistemi di informazione si stanno attivamente sviluppando. Questi strumenti includono Coutline e Dreamweaver, che possono essere utilizzati nella programmazione integrata di sistemi multilivello.

stereolitografia

Una delle piattaforme più popolari per la prototipazione laser volumetrica. Il sistema utilizza i fotopolimeri come materia prima e il riempimento ottico costituisce la base degli strumenti. Il laser che utilizza la radiazione ultravioletta trasferisce la sezione trasversale del modello preparato alla base con il materiale. Dopo ogni passaggio, l'area trattata si solidifica con una trave. In questo modo, i nuovi livelli vengono applicati in sequenza fino a quando non viene implementato il layout corrispondente al modello specificato. Ad oggi, la prototipazione rapida attraverso la stereolitografia viene utilizzata in varie aree dell'attività industriale, dall'industria delle macchine utensili alle imprese impegnate nello sviluppo di apparecchiature mediche ad alta precisione. Parla della fiducia della tecnologia, che è giustificata. Basti dire che l'errore nella produzione di parti fisiche con questo metodo è compreso tra 0,1 e 0,025 mm.

Sinterizzazione selettiva

Questa tecnologia è SLS, che prevede l'uso di materiale in polvere come base materiale per i prototipi. L'elaborazione della matrice viene eseguita anche da un raggio laser, ma c'è una differenza fondamentale dall'apparecchio, che utilizza la stereolitografia. Se, nell'esempio precedente, il raggio presentava luce ultravioletta, il metodo SLS utilizza l'energia termica della radiazione. Al momento di dirigere verso la massa polverosa, il raggio cuoce letteralmente le particelle lungo i contorni corrispondenti alla parte bersaglio. Per quanto riguarda il materiale per la polvere, il polistirolo, la poliammide e persino la sabbia metallizzata sono più spesso utilizzati. I vantaggi della tecnologia includono il lavoro senza ritardi e la possibilità di proteggere il modello dalla distruzione o dalla deformazione accidentali nel processo di creazione. Questa tecnica di prototipazione rapida consente di eseguire sia piccoli layout e copie su larga scala, sia spazi vuoti funzionali. Con il suo aiuto, in particolare, i dettagli di progettazione del riempimento interno di auto e parti decorative esterne.

Tecnologia di modellazione FDM

In questo caso, la parte operativa è rappresentata non da un apparecchio laser, ma da una testa di estrusione, che estrude il materiale termoplastico. Il layout è formato a strati durante l'imposizione del filamento di polimero con uno spessore non superiore a 2 mm. La testa appoggia il materiale su una base pulita precedentemente preparata, ricreando gradualmente la forma del bianco bersaglio. E già nel processo di imporre nuovi strati, gli strati precedenti si cristallizzano e si interconnettono strettamente. Nella maggior parte dei casi, la stampa 3D standard funziona su questa tecnologia. La prototipazione rapida, a sua volta, richiede un'elevata precisione, quindi non utilizza sempre questo metodo. Lo svantaggio principale della modellazione FDM è la superficie ruvida e irregolare del prodotto risultante. Ciò è dovuto al fatto che il processo di imposizione della plastica calda comporta l'effetto di sciogliere gli strati precedenti. Di conseguenza, potrebbero esserci errori significativi nelle dimensioni.

Recensioni rapide di prototipazione

Gli strumenti di prototipazione, per la maggior parte, evocano un'esperienza utente positiva. Vi è anche una riduzione degli intervalli di tempo per la produzione di prodotti con preparazione per la produzione in serie e una riduzione del suo costo. Come fase intermedia della produzione, la creazione accelerata di layout consente di prevedere in anticipo gli scostamenti dall'attività, che è anche attribuita ai vantaggi della tecnologia di prototipazione rapida. L'applicazione in industrie high-tech che coinvolgono un fascio di apparecchiature informatiche, amplia notevolmente le possibilità di sviluppo e progettazione iniziale dei modelli. In questo contesto, molti sottolineano i vantaggi dell'interazione con gli strumenti CAD. Ma ci sono critiche a tali sistemi, che sottolineano l'alto costo di organizzazione del processo e la bassa resistenza dei campioni. L'ultimo fattore limita le possibilità di applicare tali metodi di prototipazione.

In conclusione

Naturalmente, le tecnologie considerate non sono l'unico mezzo per creare modelli concettuali nell'industria. Inoltre, i metodi tradizionali di produzione fisica di layout hanno molti vantaggi, il principale dei quali è la possibilità di un'approssimazione massima delle caratteristiche al prodotto previsto per il rilascio. La prototipazione rapida, a sua volta, beneficia della velocità di produzione. Ciò significa che la tecnologia può essere utilizzata in aree in cui la scelta del materiale per il layout non è fondamentale. Ad esempio, un'impresa non sarà in grado di ricreare una parte in metallo a pieno titolo con tali mezzi e testarne le prestazioni. D'altra parte, l'imitazione della forma e delle proprietà fisiche termiche individuali è richiesta in molti settori, indipendentemente dalla direzione dell'attività. Anche i grandi complessi industriali che producono macchinari pesanti utilizzano tecniche di prototipazione per testare singole parti e materiali di consumo.