한눈에:

• 하이테크 또는 로우 테크이든 프로토 타이핑은 여러 형태로 제공됩니다. 프로세스는 일반적으로 반복적이고 비선형 적이며 자동화되어 있습니다.
• Protolabs 는 통합 수명주기 전자 상거래 플랫폼을 통해 첨가제 제조 생산 프로세스를 자동화하고 있습니다.
• Ford 는 covid-19 발생시 개인 보호 장비를위한 빠른 프로토 타입을 만들기 위해 제조 능력을 사용하여 라이벌 GM 과 Fiat Chrysler 에 합류했습니다.
• 파이프라인 디자인을&엔지니어링 호의 비선형 프로토타이핑 스타일을 강조하는 건물이 잘 정의 목록의 기능에 대한 요구 사항 의료 기기 기계를 개발 중에 있습니다.

Thomas Edison 은 전구를 발명하지 않았지만 최초의 백열 조명 시스템을 프로토 타이핑하는 작업은 시행 착오의 고전적인 예입니다.

다 inventor 사람을 보내까지 도달아프리카 공화국과 일본에서 검색을 만족 필라멘트 소재,이 1,200 개 이상의 실험 6,000 표본 식물과$40,000 을 공개하는 소중히 백열등기구. 는 시제품(미국 특허 223,898),그것의 필라멘트의 건류된 재봉사,점화를 위한 13.5 시간 및 조명의 전체 멘로 공원은 산업 연구는 실험실이 있습니다.

한편,에디슨의 발명품을—그의 총 발행 1,093 특허가 있는 완전한 인증을 위한 급속하게 반복하면 바로 그것을 얻을 수 있습니다. 에,몇 가지 제조 기업의 고급 스러움을 만들 수많은 실수는 오늘날의 경쟁이 치열한,더 빨리,더 좋은,싼 시장입니다.

토마스 에디슨(Thomas Edison)의 멘로 파크(Menlo Park)전시 첫 전구.허

2020 년,예를 들어,IBM 주장 No.1 순위로 9,130 특허의 사이에 회사는 대부분의 특허를 할당하여 그들을 능가 삼성전자,캐논,Microsoft. 이 없었다는 보장이 이러한 각각의 특허 받은 아이디어와 개념적인 솔루션으로 통합되는 최종 제품이지만,디자인 엔지니어는 가능성을 평가하는 각 개념만을 확인하기 위한 가장 유망한 것들은 선택한 설계 및 프로토타입에 대한 제조.

프로세스 속도

여부 첨단 기술이나 낮은 기술,프로토타입 프로세스 형태는 다양하지만,일반적으로 포함한 개발 초기 버전의 상품에 대한 목적을 평가하는 디자인,디자인 해결의 문제와 정확히 파악하의 지역을 개선하기 전에 제품을 개발 단계에 있습니다. 물리적 버전을 보는 것의 이점 중에는 디자이너가 기존 기술을 보강하고 차세대 기술을 용이하게 할 수 있다는 것입니다.

급속한 prototyping,확장,포함한 설정의 기술을 신속하고 정확하게 만들기 유형의 세 가지 차원 규모 모델 사용하여 컴퓨터 지원 설계하고 제조(CAD/CAM)데이터. Cad 기술은 am(additive manufacturing)소프트웨어 및 하드웨어 기능과 함께 프로토 타이핑 프로세스를 크게 가속화했습니다. 변함없이,급속한 prototyping 는 관련된 이지만,큰 공급업체의 주문 3D 인쇄은 점점 재건의 프로토타이핑 접근 방식을 확장하여 그들의 서비스를 포함하는 사출 성형,시트 금속 제작하고 CNC 기계로 가공.

protolabs 의 전자 상거래 플랫폼에 제안 된 이젝터 레이아웃이 표시됩니다.Protolabs

3D 프린팅을 제작하는 과제로 떠오르는 Protolabs,메이플 플레인,Minn.기반의 제조업체의 사용자 정의 프로토타입과 주문형 생산품 출시-전자 상거래 플랫폼 월에 의도적으로 재구성한 제품 라이프사이클에 의한 가속화하는 온라인 견적 디자인 분석하고 계십니다. “플랫폼 수 있도록에 초점을 맞추고 변화의 아이디어 디자인 엔지니어—에서는 순간 그들은 아이디어를 받고 그들을 반복하고,프로토타이핑을 통해 얻는 여행—모든 방법은 최종 시장,”said Mark 플래너리,글로벌 상품사,전자-상거래,에 Protolabs. “진짜 가치는 시키(클라이언트)에 정확히 알고 그들을 받으려고 거기 전에 그들은 실제로 그것을 얻을 육체적으로는 줄일 수 있습니다.”

방법 중 하나 Protolabs 은 음식을 끊임없이 변화하는 요구를 통해 추가”조 분석”기능에 그것의 전자 상거래 플랫폼입니다. 시스템을 수행할 수 있습 깊은 분석의 세 가지 차원 모델에 대한 피드백을 제공하의 형상을 CAD 파일을 포함하여 강조하는 영역을 증명할 수 있는 번잡하고 추천하고 변경하여 제조 가능성 개선. “우리는 모두의는 정보의 엔지니어,그래서 그들은 만들 수 있습니다 그들의 의사 결정에는지 확인해야 개선하기 전에(부품이나 구성 요소)은 실제로는 제조,”플래너리 말했다.

Protolabs 의 전자 상거래 플랫폼은 제조 분석을 수행합니다.Protolabs

셔플을 제공

도에 대한 필요는 급속한 prototyping 더 관련성 때보다 개인 보호 장비 등과 같은 N95 마스크에서 짧은 공급 장치의 시작에서 코로나 발생 last year.

Protolabs 의 마케팅 및 커뮤니케이션 담당 이사 인 Will Martin 은 b2 인공 호흡기의 뒷이야기를 자랑스럽게 알려줍니다. 이름이 중간의 최고의 발명품 2020,B2 었 다시 디자인 프로토 타입을 기계적 디자인 엔지니어 Max 복-앤더슨 냈을 다시하기 위해 2013 년에 전투기 오염,마틴은 말했다. Protolabs 지원되는 복-앤더슨의 시작,Breathe99,을 개발하여 세탁기 사용이 가능한 호흡기의 필터링 컵,스킨 기질 및 여과 캡을 제거하는 99%의 오염물질 합니다.

Gt500 은 가장 공기 역학적으로 진보 된 머스탱으로 선전됩니다.포드 모터 회사

유 바퀴 돌

마찬가지로 사용하여 실패의 빠른 방법을 속도 제품 개발 및 제공한 엔지니어링 피드백을 증명을 위한 중요 자동차 산업입니다. 포드 모터 회사에 가입한 동료는 자동차 GM 및 피아트 크라이슬러를 사용한 3D 인쇄 및 제조할 수 있습 빠르게 프로토타입 제작 얼굴 보호하고 생산의 의료 장치 등과 같은 공기 순화 인공호흡기 및 통풍기. Ford 는 Ge Healthcare 와 협력하여 Airon Corp. 의 FDA 클리어 인공 호흡기 디자인을 활용하고 미시간 공장에서 100 일 이내에 50,000 대를 생산했습니다.

이 feat 의 제조에서는 더 작은 부분 덕분의 급속한 prototyping 능력과 수십 년의 경험을 3D 프린팅으로,지적 엘렌 리,기술 리더 적층 제조의 연구에서 포드 모터 회사입니다. “하는 동안 전염병은 확실히는 방법이 변경되었 협력 및 네트워크를 갖는 가상 이러한 플랫폼은 정말 도움이도록 계속 우리를 혁신하고,함께”이라고 말했다.

그녀의 작품을 초점을 맞추고 많은 방법에 첨가제 제조를 만들 수 있는 새로운 근원의 가치 기업 전체에뿐만 아니라,새로운 기술을 개발하는 격차를 해소에서 달성하기 생산에는 규모입니다.

엘렌 리,기술 리더–첨가물 제조한 연구,포드 모터 회사

마음에 부담하는 포드의 슈퍼컴퓨터 및 state-of-the-art3D 인쇄 기능 eclipse 일반적인 제품 기준. 낮은 볼륨 생산에서 자동차 산업을 의미할 수 있었 아무것도에서 많은 크기 하나까지의 수천 수만 단위,그 이유를 설명하는 자동차의 높은 성능 부문 디자이너,파워 트레인과 공기역학 엔지니어에 의존하 state-of-the-art AM 프로토타이핑한 도구를 발휘하는 궁극적 인 성능을 스트리트는 법적 무스탕 Shelby GT500 에서 2020.

이 구경의 실행을 위해 모든 밀리미터는 다운 포스,제동 및 냉각 타겟을 제공하기 위해 계산해야합니다. 개발 시간이 빨라졌고 가장 유망한 디자인이 며칠 만에 인쇄되었습니다. 공기역학적 분류가 이루어졌다,그리고 증가하는 품질의 성능,시뮬레이션에서 일했고 록 물리적 유효성 검사에는 포드 의 바람 터널에서 미시간 및 Windshear 회전 풍동에서는 콩코드,고 말했다.

“보다는 더 많은 것을 제공 700 마력을 사용하여 93-옥탄가 연료를 극대화 냉각 앞에서 중요한 쉘비 GT500 의 활발한 성능을 추적,”명시된 포드의 눌러 주니다. “와이드 오픈 스로틀에서 냉각 시스템은 12 개의 가정을 가열하기에 충분한 최대 230 킬로와트의 열 에너지를 추출해야합니다. 대규모 프런트 브레이크를 거부하는 또 다른 100 킬로와트를 열의에서 최대의 제동,그래서 팀 활용 고급 3D 기류 모델링을 극대화하는 전반적으로 냉각하기 위해 노력하는 동안에 미치는 영향을 최소화하는 프런트 엔드 리프트 및 드래그 합니다.”

머스탱 Shelby GT500 의 프론트 엔드를 마스킹 해제하십시오.포드 모터 회사

의 시간에 출시 포드 자랑 할 수 있는 디자인 팀은 성공했을 달성하여 최대 후 다운 포스의 550lb180mph,을 활용하여 무스탕 GT4 입증된 후방 트랙 날개를 전달하는 가장 다운포스 어느 거리에서-법적 Mustang. 로 슈퍼카의 후방 스포일러 디자인,”더빙,스윙”고급 시뮬레이션 및 프로토타입 프로세스에 대한 책임을 만드는 차량을 제공 379 파운드의 뒷면 다운포스에서 180mph.

이후 브레이크 시스템의 셸비 성능의 차량에서 뚜렷한 기본 모델에 대한 새로운 디자인이 특정 부분이 필요했다. 리 Ford 수 있었에서 변환하는 금속 부속을 플라스틱 부품을 60%감량과 복잡성을 줄이기 위해 디자인에서의 원래 모델을 구성하는 왼손잡이와 오른손잡이괄합니다.

달리 전통적인 공구 프로세스,이 디자인 툴술을 통합하는 부분에서 세 가지 부분 중 하나는”양손잡이”부분이 될 수 있는 사용 중에서 드라이버 또는 승객의 측면 차량의 감소 복잡하고 어셈블리입니다. “우리는이 부분을 툴링하는 것과 비교하여 상당한 비용 절감 효과가있었습니다.”라고 Lee 는 말했습니다.

셸비 성능 차량의 전기 주차 브레이크 브래킷.포드 모터 회사

Puttering 에서 샌드

자동차 초기에 발견하는 이 방법을 변경할 수 있습니다 그들이 접근하는 제품 설계 및 프로세스입니다. 포드의 역사와 3D 인쇄를 다시 날짜는 경우,1986 년에 자동차에 투자하고 조형을 구입 한 후 그것의 첫번째 주문을 받아서 만들어진 디자인 3D 프린터입니다. 새로운 프로세스는 다양한 부품을 만들어 융합 증착 모델링,선택적 레이저 소결 및 3D 모래 인쇄에 대한 추가 AM 투자를위한 단계를 설정합니다.

“여,2004 년에 상당한 변화를 엔진의 프로토타이핑에서 결과의 도입은 모래 인쇄 또는 신속한 모래 주물은 추가로 감소 우리의 디자인을 위한 엔진의 설계,”고 말했다. 값지는 않았지하는 능력에 던지기 금속 부속을 위한 최종 용도이지만,프로토타입을 위해 새로운 엔진 디자인,그것이 허용되는 포드를 사용하여 동일한 재료를 캐스트 알루미늄,또는 어느 재료 것 생산에 사용되는 엔진이지 않고,도구,고 말했다.

2014 년에는 자동차의 성능을 시험 AM-인쇄된 항목을 참조 과정을 제공할 수 있습에 대한 인쇄 준비 도구입니다. 프로토 타이핑 도구 전용의이 연구 영역은 상대적으로 비용이 적게 들고 생산 속도가 빠르다고 리는 말했다. 직접 인쇄 할 수있는 능력 또한 커지고 있습니다. “우리가 개발하는 새로운 자료처럼 더 행동산-품질료 및 성과 사람들의 인쇄 부분,우리는 확장할 수 있는 시제품 기능 테스트 따라 추가는 과정”고 말했다.

이 프로세스가 잠재적인 이클립스의 전통적인 방법을 만들기 프로토타입 도구의 절단에서는 물질의 보다 덜 비싼 철강,알루미늄과 같은,및 성형 부품에 대한 테스트 프로토타입하기 전에 최종 단단 도구를 절단 할 수 있습니다. 프로토 타입을 사용할 수 있습 테스트에서 거의 모든 부분의 차량으로,그들이 사용하는 게이지성,실용성을 강도와의 인기는 새로운 디자인입니다.

반면 전통적인 도구 방법을 개월이 걸릴 수 있습과 엄청난 비용,급속한 prototyping3D 프린팅된 부품으로 제조할 수 있는 문제의 일에서 비용이 저렴합니다. “3D 인쇄 기술의 기능을 확장하면 잠재적으로 프로토 타입 도구 제작을 완전히 포기할 수 있습니다.”라고 Lee 는 말했습니다.

3D 인쇄 프런트 엔드 그릴.포드 모터 회사

Design for Manufacturability

아론 Moncur,CEO 의 파이프라인 디자인을&엔지니어링,하나의 제한 급속한 prototyping 는 그렇지 않다는 반드시 최선의 방법의 유효성 검사에 대한 새로운 솔루션입니다. 그의 미덕은 낮은 비용 및 속도보다 클 수 있습니다 비싼 노동 집약적인 소프트 도구를 주조 또는 가공,그는 말했다,특히 경우 프로토 타입을 확인하는 디자인과 기능을 때 그것은 아닙니다.

단 10 명의 직원이있는 Tempe,Ariz.기반의 회사 Moncur2009 년에 시작된 제공하는 제품 개발 서비스,주로에 초점을 맞추고 자동화 설비 및 기계 테스트에 대한 의료 기기 회사입니다. “우리가 해왔 던 대부분의 작업,특히 지난 6 년 동안 CNC 가공 알루미늄을 포괄했습니다.”라고 Moncur 는 설명했습니다. “우리가 개발하는 장비의 거의 모든 부분은 그 안에 장치를 보관해야합니다. 이 형식의 작업은 종종에 의존하고 큰,chunky,무거운 부품,반대로 소비자 제품는 것이 특징적이 얇은 벽으로 둘러싸인 주입 플라스틱 부속을 주조했습니다.”

아론 Moncur,CEO,파이프라인 디자인을&EngineeringPipeline 디자인&엔지니어링

파이프라인의 프로토타입 프로세스할 수 있는 것이 특징이 진행으로는 차기 일단 클라이언트을 선물 아이디어. 초기한 간략한 명시할 수 있는 강력한 요구 사항 목록 또는 저돌 아이디어이다. 마찬가지로 프로토타입할 수 있는 범위에서 원 스케치 또는”만화 CAD,”어디 블록 모양을 나타낼 수 있는 부분과 화살표’를 나타낼 수 있는 간단한 동작 및 카드지고 뜨거운 접착제하는 데 사용할 수 있습니다 함께 모형에 대한 테스트합니다.

Moncur 의 팀은 개발중인 기계에 대해 잘 정의 된 기능 요구 사항 목록을 개발할 필요성을 강조합니다. 각 디자인은 최종 제품이되기 위해 반복적으로 경제적으로 제조 할 수 있어야합니다. “그는 우리의 규정집—우리는 알아야 할 무엇인의 성공처럼 보이,”말했다 Moncur,기계 엔지니어과에서 석사 학위명 공학. “만약 우리가 잘 정의 목록의 기능 요구 사항을,우리는 점에서 다시 목록의 끝에서 프로젝트를 말하는’이 기계를 만족하는 모든 요구 사항(클라이언트)준 us.'”

면 초기 단계 개념이 생성되고 피드백에서 클라이언트가 통합되었습니다,작동 시작에 대한 자세한 설계 및 엔지니어링 작동합니다. Moncur 는”이는 주로 cad 작업으로 모든 세부 설계 작업을 수행하는 데 몇 주 또는 몇 달을 소비하고 있습니다. 의 결과물을 일반적으로 끝나는 조합으로 가공된 부품과 인쇄된 부분

프로젝트가 조달 단계,결정이나 인쇄하는 부분 또는 작동하는 기계 상 파트너는 CNC 다양한 구성 요소입니다. “우리는 모든 것을 받을 다시 우리의 시설에서 하 어셈블리와 기능적인 검증 확인하는 모든 것이 제대로 작동하는지,그리고 우리는 전달 장비,”고 말했다 Moncur.

에서 하나 응용 프로그램,파이프라인을 의뢰하여 디자인의 세트를 위한 전등 설비 기능과 특성을 테스트에서 수행한 광학 카테테르. Moncur 설명 소지자는 개발하는 위치는 장치에 매우 정밀한 위치의 상대 기타 장비 및 테스트 도구를 제공합니다. Moncur 는”장치의 기계적 위치는 반복 가능해야하므로 관련된 수준의 정밀도가 있습니다.”라고 설명했습니다. “역사적으로,우리는 그들을 만들어진 CNC 기계로 가공 알루미늄,일반적으로 비용$2,500$3,000 을 두기 위해서는 몇 주가 소요 부품 가공됩니다.

“우리는 연속 탄소 섬유로 3D 인쇄를 시작하여 부품을 알루미늄만큼 강하게 만들었습니다.”라고 덧붙였습니다. “이제는 대신 세 가지고 기다리는 세 가지 주의 이러한 홀더,우리는 하루를 보내고 또는 두 개의 인쇄,그리고 고객을 지불할 수 있습$500 대신$2,500. 그들은 훨씬 빠르고 훨씬 저렴하며 CNC 가공 알루미늄 버전만큼이나 기능적입니다.”

접근 방식을 검증

파이프 라인의 프로토 타이핑 접근 방식은 Protolabs 의 디지털 플랫폼보다 확실히 덜 자동화되어 있습니다. 하지만 그것은 아무 의미가 덜 강력에서 파이프 라인은,실행 가능한 프로토타입하는 것은 절반의 승리 및 엔지니어링 팀은 번역하는 사용자의 요구를 기계적 요구 사항을 만들의 테스트 설비와 자격을 필요한 장비를 확인 제품의 성능은 엄격한 운동입니다.

플래너리고 지적했 Protolab 의 자동화된 프로세스가 진화를 통해 획득 전략의 과정을 통해 20 년에서—초기에 집중 사출 성형과 빠른 사출 성형을 통해,인수 및 합병의 서비스 사출 성형,CNC 제조,3D 인쇄 및 시트 금속입니다. Protolab 의 디지털 인용 플랫폼은 이러한 모든 서비스에 걸쳐 더 일관성을 제공합니다. 보수,Flannery,말입하는 고객에 초점을에서 이동했을 결정하는 제조 프로세스 또는 서비스를 사용하에 초점을 맞추고 무엇이 최선의 결과입니다.

마크 플래너리,글로벌 상품사,ProtolabsProtolabs

“우리의 고객이 여전히 원래의 요구가 하나의 엔지니어가 작동 중에 하나의 일부,그리고 그들은 프로토타이핑 및에 초점을 맞추고 있는 단일 제조 프로세스”고 말했다 Flannery. “그러나 이제 우리는 또한 엔지니어의 팀을하고 여러 부분에 걸쳐 여러 서비스,그리고 그들은 그렇게 하고 있 프로토타입을 개발하고 제작하고,수요는 제조입니다.”

Ford’s Lee 는 신속한 프로토 타이핑이 전체 제조 도구 세트의 일부가되어야한다는 데 동의합니다. “나는 훨씬 더 초점은 업계에서 주위 사용하여 첨가제 제조를 위한 다양한 응용 프로그램,자동차 산업에서”그녀는 말했다.

Lee 는 생산 등급 부품 제조에 관해서는 장애물이 남아 있다고 확신합니다. 로 전환하는 높은 볼륨 생산에 높은 순위 목록의 제한 급속한 prototyping 비쌀 수 있습니다,재료 속성이 항상 일치하는 몇 가지 주요 기능을 수 없 프로토타입을 지정하며 숙련된 프로세스에 필요한 노동. 직접 인쇄 부분으로 확장하면 자본 집약적 일 수 있다고 그녀는 말했다. 형태,적합 및 기능은 높은 수율이 우선시 될 때 제조 공정에서 종종 희생됩니다.

productionizing 에 대한 고유 한 접근 방식을 통해 Ford,Pipeline 및 Protolabs 에는 각각 조율 된 비선형 프로토 타이핑 스타일이 있습니다. 는 경우 포드의 의도를 사전에 이 프로토타이핑 기술이 필요한 쇠고기 생산 Protolabs 및 파이프라인을 구 버팀목 클라이언트는 관계를 조성하의 선택 프로토타입에 충실도 일치한다는 사실입니다.

편집자 주:컴퓨터 디자인의 여성대학교 과학기술대학 교수(현)hub 컴파일하는 우리의 적용 범위의 성을 표현에 영향을 미치는 문제 엔지니어링 분야에서,외부에서 여성의 저작자 및 실무 전문가에는 다양한 subdisciplines. 자세한 내용은 여기를 클릭하십시오.