Développement de prototype : guide complet pour créer des prototypes efficaces

Il existe de nombreux processus impliqués dans la fabrication d'une pièce ou d'un produit avant que le fabricant ne le lance auprès de sa clientèle. Bien que cela puisse sembler un processus unilinéaire, plusieurs de ces étapes doivent être répétées plusieurs fois avant que la pièce/le produit ne puisse passer à l'étape suivante. Un exemple de telle étape est la phase de développement de prototype.

Cette étape est l'une des plus importantes car elle détermine si le produit sera apte à la fabrication ou au fonctionnement. Elle réduit également les coûts car le machiniste peut éliminer les caractéristiques inutiles des pièces à ce stade. Si vous souhaitez savoir ce que comprend l'étape de développement de prototype, lisez cet article jusqu'au bout.

Qu'est-ce que le développement de prototype ?

Définition

Pour définir l'expression, décomposons-la en ses constituants. Un prototype est une réplique ou une copie d'une pièce qui démontre les caractéristiques du produit et explore toutes les possibilités avant d'investir dans le développement complet de la pièce. Un prototype peut aller d'un dessin détaillé au stylo et papier à une version entièrement fonctionnelle du produit. Par conséquent, le développement de prototype est simplement une série de processus que le fabricant utilise pour produire le prototype. On parle aussi souvent de fabrication de prototype.

Catégories de développement de prototype

Nous pouvons classer les prototypes en quatre catégories basées sur le design du produit et la façon dont les fabricants s'attendent à ce que le produit final fonctionne. Les catégories incluent :

1. Prototype fonctionnel (Working Prototype)

Comme son nom l'indique, le développeur de produit conçoit le prototype fonctionnel pour qu'il présente autant que possible les caractéristiques et fonctions du produit final.

2. Prototype fonctionnel (Functional Prototype)

Un prototype fonctionnel et un prototype de travail sont similaires dans leurs processus de développement. Cependant, les développeurs de produits fabriquent généralement le prototype fonctionnel à une échelle différente et en utilisant une technique différente.

3. Prototype visuel

Les développeurs de produits conçoivent le prototype visuel pour projeter les formes, les mesures et la disposition du concept qu'ils ont pour le produit. Comme ce processus n'implique pas de montrer si le produit fonctionne ou non, il est plus facile à réaliser que les autres prototypes.

4. Prototype d'expérience utilisateur

Les développeurs de produits conçoivent le prototype d'expérience utilisateur pour présenter suffisamment de détails qui peuvent aider à la recherche ultérieure dans la fabrication du produit.

Importance du développement de prototype

L'étape de développement de prototype est un processus inestimable, important pour toute fabrication de pièces. Voici quelques raisons pour lesquelles les fabricants de pièces ne peuvent pas négliger l'étape de développement de prototype :

1. Présentation du produit (Pitching)

Il n'y a aucun intérêt à fabriquer une pièce ou un produit que les clients ou les parties prenantes ne soutiendront pas. Nous pouvons tous convenir que vendre un produit avec un prototype convaincra le client/la partie prenante plus que de vendre sans. C'est parce qu'ils peuvent toucher et ressentir le prototype et donner leur avis. Leurs retours sont également importants pour apporter des modifications de design considérables au produit final.

2. Mettre le concept à l'épreuve

Dessiner le design d'une pièce ne garantit pas qu'elle remplira ses fonctions prévues dans des conditions réelles. Concevoir un prototype est un excellent moyen d'évaluer comment la pièce performera lorsqu'elle sera soumise à son environnement de travail. Ce test aidera le fabricant à déterminer les parties du design à réviser ou à abandonner.

3. Minimiser le coût de production

Pour certains, cela peut sembler faux car le prototype consommera aussi une partie du capital destiné à la production du produit. Cependant, le montant utilisé dans la production du prototype sera insignifiant comparé à ce que les parties prenantes devraient gaspiller si la méthode d'essai-erreur était utilisée. C'est parce que le prototype aidera à déterminer toutes les révisions que le fabricant doit apporter au produit. Ainsi, une estimation plus précise du coût de production peut être déterminée.

Différence entre un prototype et le produit final

Généralement, les fabricants et les développeurs de produits essaient autant que possible de minimiser la différence entre le prototype et le produit final. Le produit réel peut différer du prototype en termes d'apparence, de matériau utilisé ou du processus d'usinage.

Par exemple, les matériaux utilisés pour fabriquer le produit final sont généralement chers, tandis que la matière première du prototype est faite de quelque chose de bon marché. Cependant, ses propriétés sont généralement identiques à celles du produit final. Cette différence de matière première pourrait causer un changement dans l'apparence et la finition du produit final.

De plus, la quantité de produits finaux et de prototypes fabriqués est toujours différente. Normalement, les fabricants produisent les prototypes en faible volume car ils ne les nécessitent que pour le processus de production. Cependant, ils fabriquent les produits finaux en grands lots pour plusieurs raisons. Premièrement, le processus de fabrication peut être complexe. Par conséquent, ils ne peuvent pas se permettre de fabriquer le produit en petits volumes comme le prototype. De plus, produire le produit final en lots permet d'économiser du temps et de l'argent.

Phases du développement de prototype

Comme mentionné précédemment, il y a trois phases générales impliquées dans le processus de développement de prototype de produit. Ce sont :

1. Phase Alpha

Cette phase de fabrication de prototype développe des prototypes qui répondent à deux questions :

• À quoi la pièce ressemblera-t-elle et comment sera-t-elle au toucher ?
• Fonctionnera-t-elle ?

Dans la plupart des phases, chaque question a un prototype distinct. Cependant, certains fabricants peuvent en faire un seul pour les deux questions. Tout dépend de la situation. Les fabricants appellent les prototypes faits pour répondre aux deux questions : prototypes d'apparence et prototypes de preuve de concept, respectivement.

Le prototype de preuve de concept est celui utilisé pour tester si la pièce fonctionnera. Ce prototype ne se préoccupe pas vraiment de l'apparence. Son objectif principal est de tester la fonctionnalité préliminaire du design. Ainsi, le fabricant peut déterminer si le design est réalisable pour la fabrication avant de s'y engager. Il utilise des matériaux très bon marché et facilement accessibles comme le carton, les moteurs, les interrupteurs, etc.

Le prototype d'apparence vient ensuite après que le fabricant juge le prototype de preuve de concept comme un succès. Ce prototype se concentre davantage sur l'apparence et pourrait ne même pas avoir de fonction. Il utilise également des matériaux et des méthodes d'usinage plus coûteux pour la fabrication de prototype. L'impression 3D est un procédé d'usinage courant utilisé à cette étape.

Les fabricants peuvent également l'utiliser pour présenter aux acheteurs potentiels et aux parties prenantes. Ainsi, le client et les parties prenantes peuvent visualiser le produit. Les fabricants peuvent également obtenir des retours appropriés pour la phase suivante. Si cette phase est jugée concluante, les machinistes commencent à préparer des méthodes d'usinage plus complexes comme l'usinage CNC pour les prototypes suivants.

2. Phase Beta

Cette phase s'appuie sur les retours des clients et des parties prenantes de la phase alpha pour créer des prototypes encore plus sophistiqués. À ce stade, les produits se rapprochent du produit final en termes d'apparence ou de fonctionnalité. Les prototypes subissent également des tests approfondis à cette étape. Les deux prototypes produits dans cette phase sont les prototypes d'ingénierie et de production.

Le prototype d'ingénierie est une mise à niveau du prototype de preuve de concept de la phase alpha. Il vise à atteindre une imitation visuelle, fabricable et fonctionnelle du produit final. Grâce aux retours obtenus précédemment, ce prototype comporte encore plus de sophistication. Les machinistes utilisent des méthodes de fabrication plus complexes comme le moulage par injection et la fabrication de tôles à cette étape. Cela pour l'imiter le plus possible au produit final. Le machiniste utilise des matériaux de bonne qualité pour fabriquer ce prototype.

Une fois de plus, les fabricants testent le prototype en conditions réelles pour voir si le nouveau produit peut remplir sa fonction prévue.

Après le succès du prototype d'ingénierie, les fabricants fabriquent un prototype de production. C'est le dernier prototype avant que les designs ne soient approuvés pour la production en série et la mise en place de l'outillage. En raison de la proximité de ce prototype avec la production en série, il doit avoir la plus grande similitude avec le produit. Cependant, il pourrait ne pas utiliser les matériaux coûteux utilisés pour le produit final.

Dans certaines situations, certains machinistes peuvent combiner les prototypes d'ingénierie et de production. Cependant, cela dépend largement de l'évaluation des risques associée au produit. En conclusion, les machinistes utilisent le prototype de production pour les décisions restantes. Cela va de l'esthétique à l'approbation finale du design. Une fois que les parties prenantes approuvent ce test et les coûts de production, les machinistes se préparent pour la production en série.

3. Phase Pilote

Cette phase est où les machinistes fabriquent le prototype final/pilote. C'est le premier produit car c'est exactement ainsi que toutes les autres unités de pièces ressembleront, à condition qu'il n'y ait pas d'autres problèmes. La seule raison pour laquelle les machinistes le considèrent comme un prototype est qu'il a encore besoin d'obtenir certaines certifications. Certains changements pourraient encore être faits ici, comme changer le procédé de production (tel que le moulage par injection et l'usinage CNC) utilisé pour fabriquer certaines pièces métalliques et plastiques.

Après les derniers changements, les machinistes envoient le prototype pilote à des comités d'examen indépendants pour les certifications. Une fois qu'ils ont obtenu ces certifications, la production peut enfin commencer dans la phase commerciale.

Bien que certains autres machinistes puissent utiliser des termes différents comme preuve de concept (POC) et produit minimum viable (MVP), ces trois termes sont à peu près universels pour le développement de prototype.

Erreurs courantes dans le développement de prototype

De nombreux nouveaux arrivants dans l'industrie ont tendance à avoir des idées fausses sur l'étape de développement de prototype, ce qui peut causer de nombreux problèmes avec le produit final. Exemples de telles erreurs :

• Ne pas chercher d'avis d'experts sur la façon de progresser à travers chaque phase du développement de prototype.
• Ne pas faire une estimation précise du coût.
• Ne pas obtenir suffisamment de retours utilisateurs. Les retours utilisateurs sont vitaux pour le succès du processus.
• Essayer d'insérer le processus de développement de prototype dans un cadre temporel fixe. La durée de ce processus dépend de la sophistication de la pièce.

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Conclusion

Le développement de prototype de toute pièce de production est une partie du processus qui nécessite beaucoup de planification et de délibération minutieuse. Bien que vous puissiez choisir de le faire vous-même, vous pouvez demander l'aide d'experts, ce qui rend le travail plus facile et fait gagner du temps.

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FAQs

Q : Combien de temps dure un processus de développement de prototype ?

R : Cela dépend largement du type de produit. Cela peut aller de six mois à quelques années pour passer de l'étape du concept à la production commerciale.

Q : Combien coûte le prototypage d'une pièce ?

R : Le prix des prototypes varie selon la phase de prototypage et la sophistication du produit. Par exemple, le prototype d'apparence pourrait coûter entre 500 $ et 1500 $.