Lo que todo el mundo debe saber sobre la creación de prototipos de diseño de productos

La creación de prototipos de diseño de producto es un paso importante en el desarrollo de cualquier producto. Hay muchas historias y estudios que comparten el valor de esto, pero basta con decir que, sin la creación de prototipos, el desarrollo de productos sería mucho más lento, costoso y arriesgado.

La creación de prototipos, en su definición más formal, es la producción de un producto funcional, construido con materiales lo más cerca posible de los materiales de producción, construido según las tolerancias de los dibujos de producción y ensamblado para probar. Estos prototipos los llamamos “Prototipos de verificación de ingeniería” porque “verifican” nuestra ingeniería y se utilizan para pruebas funcionales completas. A veces, estos también se pueden utilizar en la presentación de pruebas de cumplimiento y certificación para UL, FCC, TUV, CE, CSA y otros. Aquí hay una advertencia sobre ciertas presentaciones que requieren piezas moldeadas de producción completa, no muestras mecanizadas en los mismos materiales, aunque parece ser una cuestión caso por caso según el producto y / o mercado.

La creación de prototipos, interpretada de manera más amplia, puede y se usa para la validación en muchos pasos del proceso de desarrollo. Se puede utilizar como estudios de formularios para verificar la ergonomía, compilaciones de prueba de subsistemas para asegurar el funcionamiento al principio del proceso o prototipos de verificación de ingeniería para verificar archivos de ingeniería y probar antes de la aceleración de la producción.

La creación de prototipos descrita anteriormente es en realidad solo la creación de prototipos de productos, pero la creación de prototipos de diseño de productos también podría aplicarse a aplicaciones de software de computadora o aplicaciones de sitios web. Estos productos digitales a menudo se crean prototipos para probar las interacciones de los usuarios y la aceptación del mercado. Google desarrolló un proceso llamado "Design Sprints", que es un proceso acelerado para estudiar e identificar problemas, conceptualizar y desarrollar soluciones, crear prototipos y probarlos en aproximadamente 5 días. Obviamente, debido a que comenzó con aplicaciones, la creación de prototipos se puede hacer muy rápidamente (en horas, no en semanas) y las pruebas se pueden realizar en un teléfono, tableta o computadora de escritorio a partir de esos ejemplos de páginas visuales.

El proceso de desarrollo comienza probando que la idea funciona, conduce a los estudios físicos del dispositivo, se produce la ingeniería mecánica y cualquier otra ingeniería para la producción del dispositivo y comienza la prueba, el herramental y la puesta en marcha. Compartiremos cómo se aplica la creación de prototipos de diseño de productos en cada paso del proceso de desarrollo a medida que fluye desde el concepto inicial hasta la producción en masa.

1.Mockups físicos

La creación de prototipos puede ser necesaria para cualquier dispositivo al principio del proceso para sentirlo en el espacio e identificar y abordar los desafíos ergonómicos. Los artículos portátiles o portátiles son críticamente sensibles a la encarnación física y estas primeras maquetas ofrecen evaluaciones rápidas y destacan problemas que pueden resolverse y probarse probando estos modelos físicamente precisos. Una vez que hicimos un sistema de prueba de glucosa todo en uno basado en los componentes físicos y el tamaño de nuestros clientes, y después de hacer 5 modelos físicos de diferentes estéticas y estilos, probándolos en todo el mundo, descubrimos que debían ser un 10% más pequeños para ser de un tamaño aceptable para las expectativas de los mercados. Los modelos fueron rehechos en tamaños más pequeños y "voilá" el mercado los adoptó como aceptables. Esto no era demasiado costoso y permitía fallar rápidamente y volver a probar rápidamente.

Otro ejemplo del valor de estas maquetas ocurrió al diseñar herramientas quirúrgicas y varitas. Una vez, cuando le preguntaba a un médico en un grupo de enfoque, "¿qué cambiaría?", Su respuesta fue "nada, está bien". Más tarde, cuando colocamos maquetas físicas sobre la mesa, él las recogió y tuvo mucho que compartir sobre cosas buenas y malas en las maquetas que mostramos. Descubrimos que una función de codificación direccional era buena, pero parecía un botón que se presionaría, por lo que lo minimizamos a una superficie plana y cumplió con ambos objetivos, indicando la dirección de la punta de la herramienta, pero sin abrumar ni engañar a los usuarios con su presencia visual. . El producto resultante se convirtió en la mejor varita quirúrgica artroscópica de su tiempo.

2. Maquetas funcionales del subsistema o mulas de prueba:

La creación de prototipos de diseño de producto, en algunos casos, es necesaria para probar la funcionalidad del subsistema temprano y reducir la posibilidad de que al final del proceso, encontremos que algo simplemente no funciona. Estas primeras compilaciones del subsistema alimentan ese antiguo principio de "fallar rápido, fallar temprano" que sostiene que si puede detectar fallas rápidamente, puede hacer que el producto sea más robusto al reducir la posibilidad de que haya pasado todo el programa de desarrollo solo para encontrar una falla en uno. de las presunciones iniciales del subsistema.

La creación de prototipos de diseño de productos también puede ser necesaria para probar diferentes formas de hacer que algo funcione. Llamamos a estas "mulas de prueba" porque se utilizan para hacer muchas pruebas, a menudo de diferentes tamaños físicos, ángulos, posiciones, distancias, etc. Hicimos carros quirúrgicos médicos como este decenas de veces. Hicimos soportes que sostenían pantallas o controles en una multitud de alturas, ángulos y distancias del paciente. Estos permiten la prueba de tamaño completo de esos puntos de interacción, ya que es necesario optimizarlos para que los médicos o enfermeras los utilicen en situaciones quirúrgicas y, a menudo, críticas.

Las mulas de prueba de funcionamiento mecánico también se pueden usar para probar que un concepto funciona mecánicamente sin que sea visualmente preciso en la apariencia final. Esto puede ser rápido y económico si se concentra solo en los elementos necesarios para que funcione. O tal vez tenga múltiples variables para que podamos probarlo en una multitud de variaciones basadas en las mismas partes. Una vez teníamos una puerta que necesitaba abrirse para acceder a los componentes interiores para colocar la muestra científica, pero no podía abrirse hacia su cara mientras la levantaba. También necesitábamos que no tuviera peso, utilizando resortes de gas contrapesadas y ángulos de pivote / montaje que cambiaban el centro de gravedad y el swing con cada patrón de orificios opcional que probamos. Al final, encontramos las mejores ubicaciones para cada uno y finalmente funcionó a la perfección. Esto era algo tosco, hecho de madera contrachapada y brazos de palanca de metal, pero se hizo en horas, no en días, y las pruebas se realizaron de inmediato. A medida que avanzábamos en los detalles finales de ingeniería, esta era un área que no nos preocupaba, ya que se probó temprano.

3. Prototipos de verificación de ingeniería

Los prototipos de verificación de ingeniería se producen a partir de materiales de grado de máquina que están lo más cerca posible de los materiales de producción. Los archivos de ingeniería CAD en 3D junto con los dibujos de control de calidad que indican los materiales, el borrador, las tolerancias y la precisión de la planitud o perpendicularidad se utilizan para generar las trayectorias de herramientas para CNC de la geometría real, mientras que los dibujos indican áreas de mayor sensibilidad a los criterios únicos necesarios para hacer la pieza o el trabajo de montaje. Esto finalmente validará que si hacemos la pieza en nuestros archivos y dibujos, funcionará. Si encontramos algo que no funciona en la construcción del prototipo, verificamos las dimensiones y si encontramos un error, lo arreglamos en los dibujos y archivos CAD y, en algunos casos, hacemos un nuevo prototipo, y en otros, las actualizaciones simplemente ingresan en la versión de herramientas. .

Los materiales más cercanos al material de producción previsto nos darán confianza en aspectos como resistencia, flexión, sensación de ajuste, peso, etc. Todas estas son oportunidades tempranas de encontrar errores o problemas que será doloroso cambiar más adelante. Si sugerimos una mezcla de ABS / policarbonato, la convertimos en una mezcla de PC / ABS de calidad mecánica del material más grueso que podemos comprar. Si necesitamos que sea más grueso, podemos unir dos láminas gruesas usando un solvente químico que ablandará el material y creará un enlace molecular que es casi tan bueno como si se hubiera producido originalmente con ese grosor.

Esto se aplica a todos los materiales en el diseño del producto, láminas de metal, plástico, adhesivos, vinilos, cojinetes, efectivamente todo, incluidos los cables eléctricos. Una de las cosas más difíciles de crear prototipos son los resortes personalizados. Hemos descubierto que no podemos definir con precisión las fuerzas de resorte con las herramientas CAD típicas de Análisis de elementos finitos (FEA). Entonces definimos lo que creemos que es el resorte correcto para entregar las fuerzas que queremos. Luego, cuando los prototipamos, prototipamos el que nuestro análisis dice que es correcto y construimos dos ejemplos de fuerza más livianos y dos más pesados, y a través de las pruebas encontramos el que se correlaciona exactamente con nuestros objetivos de fuerza. Es un poco más caro construir 5 en lugar de 1, pero es mucho más económico hacerlo todos a la vez, en lugar de hacerlo en serie, uno a la vez.

Al final, la creación de prototipos de diseño de productos también es una forma de ver las reacciones del mercado. Si hace una docena más o menos, el equipo de marketing puede usarlos para probar el producto en el mercado con clientes reales. Estos se realizan antes de que comience la producción, por lo que las lecciones aprendidas se pueden implementar en el producto antes de que comience la producción. Esto ahorra actualizaciones de etapa tardía que afectan las herramientas u otras cosas que aumentan la producción, como accesorios o métodos de prueba. Cualquier actualización que pueda ocurrir antes del lanzamiento de producción puede ahorrar mucho tiempo y dinero. Una vez que las cosas están en producción, un cambio puede desencadenar cambios de herramientas (muy costosos), cambios de ensamblaje (nueva capacitación), a veces incluso hacer que sea necesario volver a probar o volver a enviar a las agencias de certificación (como un componente eléctrico o un material cambiar).

La creación de prototipos de diseño de productos es el mejor método para verificar suposiciones, probar la aceptación del cliente, asegurar el funcionamiento o los métodos de ensamblaje o fabricación, lograr una certificación temprana si es posible, probar los mercados y los usuarios. Es la herramienta más rentable, de menor impacto y que ahorra tiempo disponible en el desarrollo de productos. ¡Hágalo rápido y con frecuencia!

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