Memilih Proses Rapid Prototyping yang Tepat untuk Sukses Produk Baru
Keberhasilan atau kegagalan prototipe tergantung pada pemilihan proses rapid prototyping untuk pengembangan produk baru. Ada berbagai cara untuk membuat prototipe desain produk rekayasa yang bervariasi dari model karton sederhana hingga sub-assemblies logam yang diproses secara penuh.
Prototiping sangat penting untuk desain produk rekayasa apapun, terutama pengembangan produk baru. Ini adalah proses pembuatan model kasar produk, misalnya, untuk menguji fungsionalitas, bentuk, ukuran, dll. Baca selengkapnya tentang berbagai jenis prototipe dan pentingnya di sini.
Artikel ini tentang prototipe berbasis bagian yaitu bagaimana bagian individu dapat dibuat untuk menciptakan prototipe produk tingkat sistem.
5 faktor kunci yang harus dipertimbangkan saat memilih proses Rapid Prototyping
Prototipe bervariasi dalam banyak cara karena setiap proyek, produk, dan elemen desain produk berbeda. Karena keberhasilan prototipe apapun akan bergantung pada kriteria pemilihan proses prototiping, 5 faktor kunci ini harus dipertimbangkan pada awal setiap pemilihan proses rapid prototyping.
- Tujuan
- Kualitas
- Kuantitas
- Kompleksitas
- Anggaran/biaya
Mari kita selami faktor kunci ini untuk memahami mengapa mereka penting dalam memilih proses prototiping Anda berikutnya.
1. Tujuan
Dalam proyek desain dan pengembangan produk rekayasa, prototipe dibuat untuk empat tujuan, menurut Ulrich dan Eppinger (2008). Mereka adalah Pembelajaran, Komunikasi, Integrasi dan Milestone. Tujuan prototiping ini akan bervariasi tergantung pada tahap 4 pengembangan produk baru (NPD) mana yang Anda lalui. Setiap tahap NPD akan memiliki kebutuhan fitur dan fungsionalitas untuk menghilangkan risiko. Ini kemudian akan menentukan jenis fidelitas prototipe yang diperlukan, yang merupakan kualitas prototipe yang dibahas nanti.
Pertama, ini akan tergantung pada tes yang direncanakan atau latihan mitigasi risiko seperti jenis tes, umpan balik interaksi pelanggan, dll. Jika produk akan melalui pengujian yang ketat, penerapan eksternal, dan verifikasi produk maka pemilihan bahan akan memainkan peran kunci dalam pemilihan teknik prototiping.
Kedua, aspek fungsional apa pun yang Anda inginkan pada prototipe Anda perlu dipertimbangkan. Apakah Anda berencana untuk tes fungsional atau apakah Anda memiliki bagian yang bergerak? Ini akan menentukan pemilihan dan perakitan.
Ketiga, perubahan dan modifikasi. Sangat tidak mungkin prototipe Anda akan sukses tanpa beberapa penyesuaian. Jadi, pertimbangkan seberapa mudah atau sulitnya untuk memodifikasi agar prototipe dapat berfungsi.
Tahap NPD
-
Perencanaan produk dan klarifikasi tugas
- Tahap ini umumnya membutuhkan konsep bukti konsep (proof of concept) yang sangat awal, unit demonstrasi, dan prototipe desain industri
- Teknik prototiping
- Model busa yang diproses CNC
- Model karton
- Bagian dan rangkaian yang dicetak 3D (FDM, SLA, SLS, dll)
-
Desain konseptual
- Pada tahap ini, Anda mungkin membutuhkan bagian atau rangkaian skala dari desain bersama dengan beberapa antarmuka pengguna dan fungsionalitas terbatas
- Lagi, bagian FDM sangat baik untuk mendapatkan perasaan tentang bentuk dan ukuran. Jika Anda membutuhkan lebih banyak akurasi, Anda bisa beralih ke tingkat selanjutnya dari pencetakan 3D yaitu bagian SLA, SLS, dan poly jet. Jika bagian terbuat logam, maka CNC pada tahap ini adalah pilihan terbaik Anda. Dalam beberapa kasus, pembuatan logam lembar juga layak dipertimbangkan
-
Desain embodiment
- Ini adalah fase pengembangan di mana Anda perlu menjelajahi prototipe yang berfungsi sepenuhnya (bentuk, pasang, dan fungsi), sehingga detail sangat penting. Pada tahap ini, sangat mungkin prototipe akan berupa rangkaian yang berfungsi yang berisi banyak bagian
- Pada tahap ini, Anda juga akan membutuhkan lebih dari satu unit untuk tujuan pengujian, dan juga layak dipertimbangkan teknik manufaktur akhir sehingga dapatディsimulasikan
ABS, Nylon Nylon HT | | Aluminium, Stainless Steel, Titanium, Inconel | Aluminium, Stainless Steel, Titanium, Brass | N/A |
Jika prototipe terdiri dari lebih dari satu bagian, maka toleransi bagian yang diprototipe harus dipertimbangkan untuk kemudahan integrasi.
3. Kuantitas
Jumlah bagian prototipe yang diperlukan sangat penting dalam menentukan proses karena beberapa teknologi prototiping hanya hemat biaya untuk kuantitas yang lebih kecil. Untuk bagian manufaktur aditif, volume juga memainkan peran kunci dalam biaya karena bagian yang lebih besar akan membutuhkan lebih banyak waktu untuk dicetak dibandingkan bagian yang lebih kecil. Sebagai aturan umum, aturan berikut berlaku.
Bagian plastik
| Proses prototipe |
| Bagian plastik | Kuantitas |
| Rendah (1's) | Sedang (10's) |
| Ukuran | Kecil | Pencetakan 3D | Pemesinan CNC (sederhana)
Pencetakan 3D (rumit) |
| Besar | Pencetakan 3D | Vacuum casting
Pemesinan CNC |
Bagian logam
| Proses prototipe |
| Bagian logam | Kuantitas |
| Rendah (1's) | Sedang (10's) |
| Ukuran | Kecil | Pemesinan CNC
Pencetakan 3D | Pemesinan CNC
Pengeboran investasi |
| Besar | Pemesinan CNC | Pemesinan CNC |
4. Kompleksitas
Kompleksitas bagian dan kerumitan fitur juga akan menentukan pemilihan proses prototipe cepat. Manufaktur aditif baik untuk menghasilkan bagian kecil yang sangat rumit, namun seseorang harus waspada terhadap desain akhir karena rumit berarti produksi massal yang sangat mahal.
| Proses | Toleransi (mm) | Ketinggian dinding minimum (mm) |
| FDM | ±0.20 – ±0.50 | 0.8 -1.0 |
| SLS/SLA | ±0.20 – ±0.30 | 0.7 – 1.0 |
| SLM/DMLS | ±0.10 | 0.4 – 0.5 |
| Binder jetting | ±0.20 | 1.5 mm – 2.0 mm |
| CNC * | ±0.012 | 0.5 |
| Vacuum casting | ±0.1 | 0.9 – 1.0 |
Harap dicatat bahwa toleransi dan ketebalan dinding minimum ini adalah nilai tipikal dan bervariasi sangat tergantung pada pilihan bahan dan desain fitur.
Bagian yang akhirnya diproduksi melalui injeksi cetak, berbagai bentuk pengeboran dapat diprototipe menggunakan pencetakan 3D sementara bagian yang diproses dapat dicetak 3D atau diproduksi menggunakan proses pembentukan konvensional atau manufaktur pengurangan.
5. Biaya
Terakhir, sumber daya yang tersedia; tujuan prototipe akan bersejalan dengan sumber daya yang tersedia. Waktu, uang, dan jam kerja yang dibutuhkan untuk memproduksi dan mengoperasikan prototipe perlu dipertimbangkan saat memilih teknologi prototiping cepat.
Hal-hal yang perlu dipertimbangkan:
- Sebagian besar waktu, waktu yang dihabiskan untuk pengolahan pasca atau untuk membuat bagian berfungsi dari prototipe berkualitas rendah akan lebih banyak dari pada prototipe berkualitas tinggi
- Beberapa proses seperti pencetakan 3D mungkin membutuhkan waktu pengolahan pasca tetapi relatif lebih cepat dan lebih murah sementara vacuum casting akan menghasilkan bagian yang hampir identik dengan injeksi cetak dan dapat digunakan tanpa pengolahan pasca. Namun, ini akan lebih mahal dengan biaya tooling
- Biaya CNC sebanding dengan kompleksitas bagian sementara biaya AM sebanding langsung dengan volume dan ukuran
- Biaya keseluruhan juga akan erat terkait dengan kuantitas lebih untuk proses seperti CNC karena biaya penyiapan yang lebih tinggi
Ringkasan
Pengembangan produk rekayasa baru hampir selalu melibatkan pembuatan prototipe untuk menguji ide, fungsionalitas, dll. Namun kualitas pengujian Anda dan pengambilan keputusan selanjutnya akan sangat bergantung pada seberapa baik prototipe Anda mensimulasikan produk akhir. Jadi, memilih proses yang tepat untuk membuat prototipe sangat krusial untuk keberhasilan produk rekayasa apapun.
Setelah Anda memiliki pemahaman yang jelas tentang 5 faktor kunci di atas, Anda dapat memutuskan jenis proses yang akan dieksplorasi. Ada banyak cara prototipe dapat dibuat, dan setiap proses prototiping akan memiliki keuntungan dan keterbatasan masing-masing. Jadi, memilih yang benar sangat penting untuk keberhasilan prototiping Anda.
Langkah-langkah pemilihan prototiping cepat
- Tentukan tujuan prototipe
- Tetapkan tingkat perkiraan (kualitas dan kompleksitas)
- Garis besar metode evaluasi dan rencana untuk mengidentifikasi kuantitas
- Pastikan biaya Anda tetap dalam anggaran prototipe
