Rapid Prototyping: Mempercepat Inovasi untuk Konsol Game

Tanpa rapid prototyping, yang memungkinkan pemasok CNC dan insinyur untuk mengubah model skala menjadi produk fisik, nyata, Microsoft mungkin tidak begitu bersemangat—atau cepat—untuk menampilkan konsol game terbaru mereka. “Diiklankan sebagai konsol game paling powerful yang pernah ada, ini direncankan menawarkan gaming 4K asli di ruang tamu,” menurut All3DP.

Arguably, jalan menuju kesuksesan mungkin lebih lama tanpa inovasi luar biasa dari rapid prototyping.

Mengapa rapid prototyping begitu kritis untuk merek seperti Microsoft—dan banyak produsen kecil lainnya? Apa artinya rapid prototyping bagi pemasok dan insinyur?

Jika Anda bertanya kepada Tom Chi, langit adalah batas sebenarnya karena rapid prototyping menawarkan solusi cepat untuk masa depan yang lebih cerah. Implikasi rapid prototyping berpotensi sama mengubah permainan (kapire?) bagi wirausaha seperti bagi perusahaan besar seperti Microsoft, terkait dengan menghemat waktu dan uang secara serius.

Jadi, apa itu rapid prototyping? Mengapa ada dorongan untuk semakin mengintegrasikannya ke dalam pemesinan dan teknik?

Memahami proses ini kritis untuk memperluas kemungkinan mengubah desain kita menjadi produk lebih cepat dari sebelumnya. Lihat hal-hal berikut dan bayangkan bagaimana rapid prototyping dapat membantu mengubah bisnis Anda dan mungkin meningkatkan keuntungan Anda.

Apa Itu Rapid Prototyping?

Dengan risiko menyederhanakan proses yang kompleks, rapid prototyping didefinisikan sebagai “pembuatan model skala penuh yang cepat. Kata prototype berasal dari kata Latin proto (asli) dan typus (model).”

Dengan pembuatan, kita tidak bermaksud pembuatan secara abstrak. Sebaliknya, rapid prototype mewakili kreasi fisik, nyata, yang dapat Anda pegang di tangan.

Ada berbagai jenis rapid prototyping, dengan tren saat ini mengikuti additive manufacturing dan 3D printing. Namun, subtractive rapid prototyping masih terus menjadi penggerak utama dan seringkali lebih cocok untuk jenis proyek dan desain produk tertentu.

Berkaitan dengan apakah Anda melakukan additive, subtractive atau kombinasi keduanya, fakta adalah rapid prototyping memungkinkan desainer untuk membawa model mereka ke vida. “Ini sering dilakukan menggunakan perangkat lunak desain terkomputerisasi canggih atau perangkat lunak assembly lainnya, dan secara fisik diimplementasikan menggunakan 3-D printers,” sebagaimana didefinisikan oleh Techopedia.

Tim di 3D Creation Lab berbasis di UK menjelaskan, “Perkembangan rapid prototyping 3D memungkinkan pembuatan prototype dan model yang lebih cepat dan lebih murah dengan menghilangkan tenaga kerja dan tooling mahal yang memungkinkan perusahaan dan pengemudi untuk membawa produk dan desain mereka ke pasar lebih cepat dari kompetitor.”

Diberikan semua kemungkinan produk yang ditawarkan rapid prototyping, seseorang harus mengasumsikan ada kekurangan di mana-mana.

Bagaimana sesuatu yang inovatif ini tidak dapat datang dengan satu atau dua jebakan?

Ternyata, tidak bisa.

Untuk semua keuntungan, rapid prototyping memang mempresentasikan beberapa kekurangan, tidak diantaranya adalah potensi untuk menghilangkan tenaga kerja, sehingga mengurangi jumlah pekerjaan yang tersedia bagi pemasok CNC.

Namun, di The Future of Rapid Prototyping, Soren Petersen Design Research Ph.D. dan penulis Profit from Design memprediksi hal berikut:

Manfaatnya banyak dan terus meningkatkan standar di seluruh industri. Namun, untuk keseimbangan, kita akan menimbang kedua sisi koin.

Keuntungan dan Kerugian

Kami telah membahas keuntungan rapid prototyping, tetapi untuk mengulang, mereka berpusat pada kecepatan dan biaya. APT Mold berpendapat ada juga kenyataan pelanggan dan kepuasan klien yang inherent pada rapid prototyping:

Mengambil keunggulan di pasar… bisnis apa yang tidak menginginkannya?

Keunggulan itu datang dengan harga, tentu saja, dan harga itu mewakili kerugian rapid prototyping. Secara keseluruhan, ada tiga kekurangan utama dari rapid prototyping.

Tunnel Vision

Sayangnya, mudah untuk mendapatkan tunnel vision dan kehilangan seluruh proyek saat fokus pada satu prototype. Jebakan di sini adalah potensi bagi pengembang produk untuk melewatkan solusi yang mungkin lebih baik pada akhirnya dengan terlalu fokus pada prototype yang ada (secara harfiah).

Case of Mistaken Identity

Prototype, di tangan klien yang salah dapat dianggap sebagai produk akhir dan tidak adil atau terburu-buru dinilai sebagai sisi itu. Sisi sebaliknya terjadi ketika prototype lebih disukai daripada produk akhir. Tidak ada kasus yang membantu bagi insinyur dan pemasok di balik prototype ini.

Variety is the Spice of Life

Rapid prototyping, namun, membatasi jumlah opsi yang Anda miliki dan mungkin paling baik disimpan untuk proyek yang lebih sederhana.

Namun, seperti lima merek berikut menunjukkan, meskipun ada jebakan potensial ini rapid prototyping tetap merupakan cara efektif menuju tujuan yang sangat menguntungkan.

Lima Merek yang Mewakili Keahlian Rapid Prototyping

Sementara lima perusahaan ini tentu bukan satu-satunya yang membuat rapid prototyping bekerja untuk mereka, masing-masing menggambarkan apa yang dapat dilakukan proses ini untuk produk dan keuntungan merek… dan keuntungan.

Brightwake

Tentu bukan nama rumah tangga, meskipun Brightwake adalah perusahaan riset dan desain yang menyelamatkan nyawa dengan menyelamatkan darah. Atau, lebih tepatnya, mendaur ulang darah yang seharusnya hilang.

Hemosep adalah mesin andalan perusahaan, mampu mendaur ulang darah yang hilang selama operasi. Untuk menciptakan Hemosep, Brightwake mengandalkan 3D printing sebagai proses rapid prototyping mereka. Menurut laporan ini mengurangi proses produksi sebesar 96%. Aman untuk diasumsikan bahwa penghematan keuangan juga sangat besar.

Fender

Para pecinta musik akan segera mengenali merek Fender sebagai produsen instrumen yang disukai baik oleh musikawan amator maupun legenda rock seperti Jimi Hendrix.

Untuk mempercepat proses rapid prototyping yang sudah cepat, Fender membeli printer 3D industri Stratasys dan sekarang membuat prototype mereka sendiri, hingga knob pada amplifier. Waktu lead untuk membuat prototype ini telah turun dari sekitar dua minggu menjadi semalam. Aman untuk diasumsikan waktu lead yang lebih pendek sama dengan margin keuntungan yang lebih lama.

Ford

Bahkan produsen otomotif besar seperti Ford harus berhati-hati ketika datang ke anggaran. Rapid prototyping telah mengambil “Ford tough” dan membuat merek bahkan lebih kuat dengan menghemat jutaan dolar untuk perusahaan pada prototype plastik dan logam.

3D printing telah terbukti menjadi penghemat waktu yang nyata, juga, karena proses menciptakan prototype dalam hitungan jam, memungkinkan insinyur Ford untuk memutuskan apakah produksi aktual akan menguntungkan atau tidak.

Ini hanyalah beberapa perusahaan yang menggunakan rapid prototyping dalam desain produk mereka. Yang lain termasuk merek besar seperti BMW, Lamborghini, Valero, dan Volkswagen.

Lockheed Martin

Pemrosesan CNC kecepatan tinggi untuk prototyping adalah kritis untuk pengembangan produk di Lockheed Martin, raksasa korporasi global yang berkomitmen pada teknologi canggih dalam upaya penerbangan, pertahanan, dan keamanan, yang berpendapat: “Kami mendorong batas teknologi additive dan membawa insinyur desain ke lantai pabrik untuk memproduksi bagian, lapis demi lapis, yang sebelumnya tidak dapat dibangun.”

Epson

Memanfaatkan pemesinan CNC cepat memungkinkan Seiko Epson Corporation dari Jepang untuk memenuhi permintaan konsumen akan kacamata smart augmented reality (AR) Moverio yang lebih ringan dan lebih nyaman.

“Dengan pendahulunya, kami mendapat banyak permintaan dari pengguna terkait berat dan ukuran, jadi kami menetapkan tujuan pengembangan kami pada meningkatkan kenyamanan dan membuat kacamata smart lebih kompak dan ringan,” yang di sinilah pemrosesan CNC kecepatan tinggi hadir, menurut Kazuya Kamakura, Senior Staff, HMD Business Management Department, Visual Products Operations Division at Epson.

Merek-merek ini menggambarkan kemungkinan yang disediakan oleh manufaktur canggih, tetapi ketika datang ke rapid prototyping, mana yang lebih baik: subtractive vs. additive?

Salute untuk Subtractive Rapid Prototyping

Di sini di Datron, kami merayakan subtractive rapid prototyping karena ketergantungannya pada proses pemesinan efektif. Berbeda dengan opsi rapid prototyping lainnya, subtractive rapid prototyping menghasilkan prototype bahan akhir dengan integritas struktural yang lebih tinggi.

Proses pemesinan subtractive rapid prototyping menghilangkan potongan bahan yang lebih kecil dari bahan yang lebih besar, meninggalkan bagian yang utuh atau utuh. Additive rapid prototyping, di sisi lain, menciptakan lapisan bahan, dengan hasil akhir yang tidak setegu structurally sound.

Mengapa ini penting?

Selain itu, pemesinan memberikan rentang finishing permukaan yang lebih luas dibandingkan “stepped finish” yang terkait dengan additive rapid prototyping. Menggunakan mesin pemesinan CNC kecepatan tinggi menghasilkan prototype dengan repeatability yang terbukti ideal untuk bahan akhir.

“Salah satu keuntungan utama manufaktur subtractive adalah kemampuan untuk memesin potongan plastik yang sangat tipis menjadi living hinge. Jenis proses ini masih belum mungkin di printer 3D,” menurut Creative Mechanisms. “Mesin CNC canggih menggunakan banyak alat dan memotong sekitar setidaknya tiga (x, y, dan z) sumbu sehingga mereka meminimalkan kebutuhan bagi desainer untuk membalikkan blok.”

Pada akhirnya, “Ini adalah pilihan yang tepat untuk bagian yang digunakan untuk produksi volume kecil dan besar, untuk mendapatkan finishing tertentu, atau untuk mendapatkan properti mekanis tertentu.”

Tentu saja, kami tidak dapat mendukung proyek rapid prototyping subtractive tanpa peralatan yang tepat.

Apa yang Dapat Diperoleh dari Pemesinan CNC Kecepatan Tinggi

Mesin CNC kecepatan tinggi adalah alternatif ideal bagi insinyur ketika printer 3D gagal dan mereka biasanya gagal karena bahan yang digunakan untuk prototype tertentu. Saat ini, insinyur tidak dapat mencetak logam seperti aluminium dengan 3D printing.

Manfaat lain dari pemesinan CNC kecepatan tinggi termasuk kemampuan untuk memproduksi bagian yang lebih kecil—seperti memesin enclosure elektronik, menggunakan alat potong dengan diameter maksimum 0,50 inci berdasarkan permintaan yang meningkat. Mesin-mesin ini sekarang dilengkapi dengan spindle 60.000 RPM, mengakomodasi feed yang lebih tinggi dan pemotongan cepat tanpa mengorbankan komponen kritis. Dipadukan dengan tooling yang dioptimalkan, mesin-mesin ini meningkatkan pengeluaran chip untuk panas yang lebih rendah dan potongan yang lebih bersih.

Secara operasional, mungkin bagian terbaik dari mesin CNC kecepatan tinggi adalah layar sentuh yang ramah pengguna, yang memungkinkan siapa pun yang mampu menggunakan ponsel untuk mengoperasikan mesin.

Menjelajahi Pilihan Mesin CNC Saat Ini

Secara historis, mesin CNC perlu di-retrofit ke alat yang ada; namun, seiring berkembangnya teknologi, mesin baru dirancang secara eksklusif untuk tujuan CNC. Contoh mesin yang di-retrofit termasuk bor dan mesin pemesinan. Dalam kedua kasus, mekanisme bawaan mesin diganti dengan komponen akurasi tinggi dan monting baru untuk aktuator.

Mesin CNC baru termasuk printer 3D, pemotong laser CNC, pemotong plasma CNC, mesin pemesinan, mesin pick and place, serta router.

Printer 3D

Mirip dalam desain dengan pemotong laser atau router CNC, printer 3D memerlukan plastic extruder, yang mendorong plastik panas melalui lubang kecil, berlapis bahan hingga prototype dibangun.

Pemotong Laser CNC

Ideal untuk memotong logam, plastik, dan kayu, pemotong laser CNC menggunakan laser yang spesifik untuk bahan yang diperlukan.

Pemotong Plasma CNC

Pemotong plasma memiliki bor plasma yang sempurna untuk memotong bentuk 2 dimensi ke dalam lembar logam.

Mesin Pemesinan CNC

Saat hanya tersedia dalam ukuran raksasa, mesin pemesinan yang dirancang khusus untuk tujuan CNC saat ini lebih kecil dalam footprint dan dapat menyertakan mekanisme auto-feed, tool changer bawaan, dan sensor listrik untuk memastikan pemantauan hati-hati untuk pemotongan yang aman.

Mesin Pick and Place

Dilengkapi dengan banyak nozzle kecil, mesin pick and place memindahkan komponen listrik dengan cepat, meletakkannya ke dalam papan sirkuit yang diperlukan untuk per pribadi seperti ponsel dan tablet.

Router

Dibangun untuk pekerjaan yang lebih besar, router bekerja dengan bahan seperti plastik, lembar logam, dan kayu menggunakan pengaturan 3-sumbu, yang membuat pemotongan profil dan pemesinan relief 3D mudah. Untuk bentuk yang lebih kompleks, mesin 4, 5 atau 6-sumbu adalah jalan yang tepat.

Rapid Prototyping Mengangkat Insinyur dan Pemasok CNC

Sebagai insinyur atau pemasok CNC, apa artinya rapid prototyping secara umum bagi Anda, jangka panjang?

Untuk memulai, Anda berada di jalur yang benar.

Saat ini, “industri manufaktur prototype global diperkirakan sekitar $12 miliar tetapi mengalami pertumbuhan cepat di atas 22,6% setiap tahun dari 2010 hingga 2015,” menurut Robotics Business Review, dengan manufaktur prototype “diperkirakan mencapai $20 miliar valuasi pada tahun 2020. Perkiraan untuk 15 hingga 20 tahun mendatang memprediksi pertumbuhan hingga $40 miliar, seiring dengan inovasi teknologi yang berlanjut yang mendorong industri — dan pasar yang bergantung padanya.”

Proyeksi pekerjaan sangat bagus; “Berbagai layanan CNC sangat diminati sehingga orang yang terlatih di bidang pemesinan presisi termasuk lima karyawan paling dibutuhkan di Amerika Serikat.”

Dengan kata lain, terus maju!

Industri yang Perlu Diperhatikan untuk Potensi Rapid Prototyping

Salah satu keuntungan hidup dalam masyarakat yang terus mendorong batas mortalitas tradisional adalah permintaan akan item kesehatan inovatif. Saat ini, lebih dari 98% alat dengar yang diproduksi di seluruh dunia sekarang dicetak 3D, karena penghematan waktu, biaya, dan akurasi yang signifikan yang datang dari memproduksi setiap model unik dengan cara ini.

Dan berita baik untuk manufaktur CNC terus berlanjut dengan rapid prototyping yang memungkinkan produksi peralatan medis personal yang inovatif yang dirancang untuk mengatasi penyakit dan keluhan yang sebelumnya dianggap tidak dapat diobati.

Vertikal lain yang mendapat manfaat dari rapid prototyping, khususnya melalui manufaktur CNC, termasuk industri penerbangan dan robotika.

Faktanya, Robotics Business Review berpendapat bahwa:

Evolusi manufaktur canggih terus berlanjut dengan berita menarik yang mengumumkan AS Army dan Lockheed Martin bekerjasama untuk mengembangkan metode rapid prototyping, “menggunakan bioproduksi dan self-assembly untuk menciptakan blok konstruksi materi baru yang memiliki aplikasi untuk teknologi optik pertahanan dan pelindung.”

AS Army mengeluarkan sepuluh juta dolar untuk mendanai Self-Assembly of Nanostructures for Tunable Materials, yang dirancang untuk mempertimbangkan kemampuan untuk mengintegrasikan bioproduksi materi inovatif untuk upaya pertahanan.

Melissa Rhoads, manajer penelitian senior di Lockheed Martin dan pemimpin proyek menjelaskan, “Sel secara efisien menciptakan segala macam materi, seperti sutra laba-laba atau sayap kupu-kupu yang iriden.”

Kami telah saksi apa yang dapat dilakukan oleh rapid prototyping additive dan subtractive bagi manufaktur canggih. Kemitraan terbaru ini tanpa ragu akan menemukan perbatasan baru untuk pengembangan produk yang belum pernah dibayangkan.

Jadi, apa itu rapid prototyping? Dari perspektif kami, itu adalah jalan tercepat ke depan.

Jika Anda tertarik untuk menambahkan rapid prototyping ke lantai manufaktur industri atau laboratorium inovasi Anda, mulai obrolan dengan kami hari ini.