Бързо създаване на прототипи: описание на технологията, целта и обратната връзка

Разработването на продукти на различни предприятия често дава възможност за подготовка на макети. Те определят възможните характеристики на бъдещия продукт, които клиентът може да тества и да направи необходимите корекции на експерименталния модел. За оптимизиране на процеса на изработване на такива проби днес се използва бързо прототипиране, което позволява създаването на макети на продукти с висока точност с минимални разходи.

Предназначение на технологията

Прилагането на тази система решава преди всичко проблема за оптимизиране на процеса на оценяване и съгласуване на бъдещ продукт - поне във вида, в който изпълнителите на поръчката го виждат на конкретен етап на развитие. Създаденото оформление ви позволява да тествате как продуктът отговаря на изискванията по отношение на ергономичността на експлоатация, външния вид, техническите и физическите параметри и т.н. Възможността за практическо тестване на функционалността на продукта е особено значима. Тъй като пробата е възможно най-близка до оригиналния продукт, тя може да бъде вградена в работния или производствен процес, като се проверява производителността. Например, бързото прототипиране в машиностроенето дава възможност, използвайки модел на блоков двигател от прозрачен материал, да оцени качеството на циркулацията на маслото. В сегмента на въздухоплавателните средства аеродинамичните свойства на отделните компоненти могат да бъдат проверени по същия начин.

Организация на процеса

Процесът на създаване на оформление чрез тази технология се извършва на няколко етапа. Първоначално се съставя списък на характеристиките на продукта. До този момент вече трябва да бъде подготвен пакет с проектна документация. Техническата информация се изпраща на компютъра за обработка, след което се определят условията за създаване на извадката. Общият модел за бързо прототипиране на всеки етап може да се извърши или автоматично, или с участието на оператора или изследователския екип. Същите характеристики с изискванията за проектните условия на оформлението могат да се определят от самия компютър в режим на поток, ако съответната програма е включена в него. Или, напротив, обучението се извършва изцяло от специален отдел със специалисти от различни профили - в областта на дизайна, архитектурата, ергономията и т.н.

Методи за бързо прототипиране

Фундаменталното разделяне на методите за внедряване на технологията се извършва според вида на крайното представяне на оформлението. Към днешна дата се развива активно триизмерно създаване на оформления на продукти с помощта на 3D принтери. В тази посока могат да се разграничат методи като стереолитография, синтероване, разпрашаване и др. Най-популярните инструменти по-долу ще бъдат разгледани поотделно. Съществува и широк слой от методи за визуално-компютърно представяне на продуктовия модел. Основната класификация на инструментите за бързо прототипиране в тази посока разделя методите според нивото на използвания език, механизмите за извеждане и отразяване на информацията и платформата за разработване на модел. Специфичните инструменти за такова моделиране също следва да се разглеждат отделно.

Програмиране на средства за прототипиране

Axure RP се използва широко за създаване на примерни уебсайтове. С него потребителят може да генерира HTML в удобна форма на документация. Разработката на софтуер също използва системата Balsamiq Mockups. Особеност на този инструмент е стилизирането на представените продукти под скиците. Комплекс CogTool ви позволява да създавате образци от потребителски интерфейси, както и да оценявате ергономичността и производителността им. Разработчиците ще имат възможност да преценят колко време ще вземе средният потребител, за да реши дадена задача. Активно се развиват интерактивни и крос-платформени технологии за бързо прототипиране в областта на информационните системи. Тези инструменти включват Coutline и Dreamweaver, които могат да бъдат използвани в интегрираното програмиране на многостепенни системи.

стереолитография

Една от най-популярните платформи за обемно лазерно прототипиране. Системата използва фотополимери като суровина и оптичното пълнене формира основата на инструмента. Лазерът с ултравиолетова радиация пренася напречното сечение на готовия модел към основата с материала. След всяко преминаване, третираната зона се втвърдява с лъч. По този начин се прилагат последователно нови слоеве, докато се реализира оформлението, съответстващо на посочения модел. Към днешна дата бързото прототипиране чрез стереолитография се използва в различни области на промишлената дейност - от машиностроителната индустрия до предприятията, занимаващи се с разработването на високоточна медицинска апаратура. Той говори за доверието на технологиите, което е оправдано. Достатъчно е да се каже, че грешката при производството на физически части по този метод е от 0,1 до 0,025 мм.

Селективно синтероване

Тази технология е SLS, която включва използването на прахообразен материал като материална основа за макети. Обработката на масиви също се извършва с лазерен лъч, но има съществена разлика от апарата, който използва стереолитография. Ако в предишния пример лъчът показва ултравиолетова светлина, в SLS метода се използва топлинна енергия на излъчване. В момента на насочване към прахообразната маса лъчът буквално пече частиците по контурите, съответстващи на целевата част. Що се отнася до материала за праха, най-често се използват полистирол, полиамид и дори метализиран пясък. Предимствата на технологията включват работа без забавяне и възможност за защита на модела от случайно унищожаване или деформация в процеса на създаване. Тази техника за бързо създаване на прототипи ви позволява да изпълнявате както малки, така и големи копия, както и функционални заготовки. С негова помощ, по-специално, проектиране на детайлите на вътрешното пълнене на автомобили и външни декоративни части.

FDM технология за моделиране

В този случай работната част не е представена от лазерен апарат, а от екструзионна глава, която екструдира термопластичния материал. Разположението се оформя на слоеве по време на нанасянето на полимерната нишка с дебелина не повече от 2 mm. Главата поставя материала върху предварително приготвена чиста основа, като постепенно пресъздава формата на целевата заготовка. И вече в процеса на налагане на нови слоеве, бившите пластове кристализират и плътно се свързват. В повечето случаи стандартната 3D печат работи по тази технология. Бързото прототипиране, от своя страна, изисква висока точност, така че не винаги използва този метод. Основният недостатък на FDM моделирането е грубата и неравна повърхност на получения продукт. Това се дължи на факта, че процесът на налагане на гореща пластмаса включва ефекта на топене на предишните слоеве. В резултат на това може да има значителни грешки в размера.

Бързи ревюта на прототипи

Средствата за създаване на прототипи в по-голямата си част предизвикват положителен потребителски опит. Намаляват се и времевите интервали за производство на продукти с подготовка за серийно производство и намаляване на разходите. Като междинен етап на производство ускореното създаване на оформления позволява да се предвидят отклонения от задачата предварително, което се дължи и на предимствата на технологията за бързо прототипиране. Приложението в високотехнологични индустрии, включващи пакет от компютърно оборудване, значително разширява възможностите за разработване и първоначално проектиране на модели. В този контекст много хора изтъкват ползите от взаимодействието с CAD инструменти. Но има критики към такива системи, които отбелязват високите разходи за организиране на процеса и ниската сила на пробите. Последният фактор ограничава възможностите за прилагане на такива методи за създаване на прототипи.

В заключение

Разбира се, разглежданите технологии не са единственото средство за създаване на концептуални модели в индустрията. Освен това, традиционните методи за физическо производство на оформления имат много предимства, основната от които е възможността за максимално сближаване на характеристиките с продукта, планиран за пускане. Бързото прототипиране, от своя страна, се възползва от скоростта на производство. Това означава, че технологията може да се използва в области, в които изборът на материал за оформлението не е фундаментален. Например, едно предприятие няма да може да пресъздаде пълноценна метална част с такива средства и да провери нейната работа. От друга страна, имитацията на формата и индивидуалните термични физични свойства е търсена в много индустрии, независимо от посоката на дейност. Дори големи индустриални комплекси, произвеждащи тежка техника, използват прототипи за тестване на отделни части и консумативи.