3 aspects du prototype physique

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Le développement de tout produit commence par la conception du produit. La conception conceptuelle est ensuite convertie en un prototype physique. Le développement d'un prototype physique est une étape essentielle du développement d'un nouveau produit ou d'une nouvelle technologie. Il est généralement conçu pour évaluer et tester la conception par les analystes du système.

Un prototype physique peut être n'importe quoi, d'un simple modèle fait à la main à un modèle entièrement opérationnel représentant comment la conception conceptuelle correspondra aux conditions du monde réel. De nos jours, les prototypes physiques sont faciles à fabriquer grâce à l'introduction de diverses techniques de prototypage rapide qui permettent de gagner du temps et d'être rentables, ce qui permet de créer un grand nombre de prototypes physiques efficaces en moins de temps, attirant de nombreux clients grâce à une meilleure esthétique et une meilleure finition de un prototype physique.

Types de prototypes physiques

1. Prototype fonctionnel

Un prototype de travail est un prototype physique développé tel qu'il représente toutes les caractéristiques de la conception conceptuelle. Un prototype fonctionnel est également fonctionnel et correspondra aux conditions du monde réel.

2. Prototype visuel

Un prototype visuel est un prototype physique qui n'est développé que pour représenter l'apparence, les dimensions et la forme de la conception conceptuelle. Un prototype visuel n'est pas destiné à décrire la fonctionnalité de la conception conceptuelle.

3. Prototype fonctionnel

Un prototype fonctionnel est similaire à un prototype de travail, sauf que le prototype fonctionnel peut être développé avec une échelle et une technique différentes de celles du produit d'origine.

4. Prototype d'expérience utilisateur

Il s'agit d'un type de prototype physique développé de manière à fournir suffisamment d'informations sur le produit en cours de développement qui doivent être utilisées par les chercheurs à des fins de recherche ultérieure.
Prototypage rapide :développement de prototypes physiques

Le développement de prototypes se fait généralement par l'emploi de techniques de prototypage rapide par les fabricants. Ces techniques de prototypage rapide sont économiques et permettent de gagner du temps. De plus, les prototypes réalisés par ces techniques sont efficaces et séduisent par leur esthétique. Ces techniques de prototypage rapide marquent les industries et constituent une révolution. La fabrication du produit est généralement effectuée par une imprimante 3D ou une autre technologie de fabrication de couches additives en utilisant les données du modèle CAO.

L'impression 3D est une technique de prototypage rapide courante de nos jours dans laquelle le matériau est solidifié sous l'action d'un ordinateur en utilisant les données d'un modèle CAO pour former le prototype physique. L'imprimante 3D devient populaire auprès des clients domestiques et industriels car le matériau utilisé dans l'impression 3D est facilement disponible et moins cher par rapport aux autres techniques de fabrication.

Le logiciel de modélisation moderne contribue également au prototypage rapide. Ce logiciel enregistre le modèle CAO au format AMF au lieu du format STL qui produit moins d'erreurs par rapport au format STL. L'interface de ce logiciel est également conviviale, ce qui facilite la conception pour les utilisateurs.

Des machines CNC sont également utilisées par les fabricants pour transformer le modèle conceptuel en un prototype physique. Il s'agit d'une machine à commande numérique qui utilise des codes G et des codes M pour la coupe, le perçage, l'alésage et d'autres opérations de fabrication. Le modèle CAO est converti en directives de fabrication à l'aide d'un logiciel de FAO. La transformation des directives en codes G et codes M permet à la machine de produire un prototype physique très précis. Les machines CNC modernes utilisées de nos jours sont à 5 axes, ce qui permet à l'outil de se déplacer sur 5 axes différents en même temps, ce qui permet à la machine de produire des pièces très efficaces et précises

La différence entre l'imprimante 3D et la CNC est marquée par le matériau utilisé pour la fabrication. La CNC est généralement utilisée pour les prototypes métalliques, tandis que l'imprimante 3D utilise généralement l'ABS, le PLA et le PLA souple pour le développement de prototypes physiques. De plus, une imprimante 3D typique utilise beaucoup moins d'espace qu'une machine CNC, un tour ou une rectifieuse de précision, ce qui en fait une option très appropriée pour les fabricants. Mais généralement, le choix de la technique de prototypage rapide dépend généralement du choix du matériau pour le prototype physique. D'autres techniques de prototypage rapide utilisées de nos jours sont

*Fabrication par dépôt de forme (SDM) (et Mold SDM)

*Durcissement au sol solide (SGC)

*Frittage laser sélectif (SLS)

*Fusion laser sélective (SLM)

*Stéréolithographie (SLA)

*Fabrication de particules balistiques (BPM)

*Fabrication par lumière dirigée (DLF)

*Moulage de production en coquille directe (DSPC)

*Modélisation par dépôt de fil fondu (FDM)

*Fabrication d'objets laminés (LOM)

*Impression en résine laminée (LRP)

Importance du prototype physique

Le développement du prototype physique est nécessaire avant le développement d'un produit. Un prototype permet de déterminer de nombreux facteurs du futur produit à développer comme décrit ci-dessous

1. Détermination du coût de production et des problèmes

Le développement de prototypes physiques avant le début de la production proprement dite permet aux fabricants d'examiner toute difficulté pouvant survenir lors des opérations de fabrication. Ainsi, toute opération de fabrication peut être modifiée ou supprimée. Cela rend le coût de production minimum. Et permet au fabricant de choisir la méthode optimale de développement du produit qui lui coûtera le moins cher et produira des produits précis et sans erreur.

2. Évaluation et test du produit

Une conception conceptuelle peut différer du produit réel, ce qui peut créer de nombreux problèmes pour le fabricant. Cela peut être résolu en créant d'abord un prototype physique par n'importe quelle technique de prototypage rapide afin que la conception conceptuelle puisse être testée dans des conditions réelles. Cela permet au fabricant de revoir toutes les pièces et des modifications de la conception peuvent être apportées en conséquence. De plus, chaque pièce peut être évaluée et testée dans des conditions réelles, ce qui permet au fabricant d'examiner facilement toute difficulté pouvant survenir après la fabrication du produit.

3. Vente du Produit

Un prototype physique attirera plus de clients qu'un simple design. Le client peut mieux expliquer le produit avec le prototype par rapport à la conception. Le client apprendra à connaître les fonctionnalités cachées du produit par un prototype fonctionnel. De plus, l'esthétique du prototype physique due à l'emploi de techniques de prototypage rapide peut facilement attirer plus de clients. Par conséquent, les ventes du produit peuvent être prédites avant la production du produit.

4. Brevet

Une nouvelle conception ou un nouveau produit peut facilement être breveté. Avec un prototype physique en main, il est facile de voir quelles caractéristiques de la conception peuvent être brevetées et quelles parties doivent être modifiées pour être brevetables. Cela protège les fabricants de toute poursuite qui pourrait être intentée contre eux en cas de similitude avec un produit déjà breveté. De plus, il est beaucoup plus facile de décrire les principales caractéristiques à un conseil en brevets avec un prototype physique plutôt qu'un dessin conceptuel afin que le brevet puisse être déposé.

Différence entre un prototype et un produit réel

Bien que les ingénieurs et les développeurs fassent de leur mieux pour minimiser les différences entre le prototype et le produit réel. Mais en général, un prototype peut différer du produit réel en termes de matériau utilisé, de processus d'usinage, d'apparence, etc.

Le matériau utilisé pour le produit final est coûteux et difficile à fabriquer, de sorte qu'un prototype est généralement constitué d'un matériau facile à fabriquer mais avec un matériau dont les propriétés sont identiques à celles du produit final. Dans certains cas, le matériau utilisé pour le produit final n'est pas disponible, le prototype est donc composé d'un matériau identique. La différence de matériau peut modifier l'apparence et la finition du produit final par rapport au prototype.

Les produits finaux doivent souvent être produits en grand nombre, de sorte que le processus de fabrication peut différer, où le produit final est souvent développé par une méthode de production de masse qui est rentable et permet de gagner du temps. Ce processus de fabrication ne peut pas être souvent utilisé pour le prototype car le matériau n'est souvent pas le même. De plus, les processus de fabrication du produit final peuvent être complexes, de sorte que le prototype est souvent produit à l'aide d'une technique simple. Cela peut également entraîner une différence d'apparence entre le produit final et le prototype.

Les techniques d'inspection de la qualité du prototype et du produit final peuvent également différer. Le produit final qui est censé être vendu sur le marché subit divers tests d'inspection de qualité. Alors que le prototype physique n'est pas inspecté de la même manière que le produit final en raison des différences de matériaux et de techniques de fabrication.

Conclusion

Il est évident que le développement d'un prototype physique est un processus nécessaire dans les industries de nos jours afin d'évaluer et de tester la conception avant d'entrer dans la phase de fabrication. De plus, le prototype physique prédit le coût de fabrication et les difficultés pouvant survenir au cours du processus afin que le fabricant choisisse la méthode la plus rentable.

Un prototype physique attire également plus de clients par rapport à la conception conceptuelle. Et avec le développement des logiciels et des techniques de prototypage rapide, il n'est pas difficile de produire un prototype en beaucoup moins de temps et avec une plus grande précision. Il peut différer un peu du produit réel, mais il est efficace dans la vente de produits dans les industries modernes.