Как выбрать правильную технологию для прототипа корпуса любого устройства, какие головные боли возникают у разработчиков, когда виртуальная 3D-модель становится физической, и как их лечить? Смотрите инструкцию. Главное здесь — понять, что конкретная технология прототипирования предназначена для решения конкретной задачи.
Так пишет Википедия об этом термине. «Прототип — это работающая модель, опытный образец устройства, механизма или детали».
Для проверки свойств устройства, механизма или детали. Для чего нужен прототип? Свойств для проверки может быть несколько.
- Собираемость
- Реальная жёсткость
- Герметичность
- Электропроводность и защита от наводок
- Трение деталей
- Реальный вес и эргономика, проверяемая людьми с разной степенью влажности ладоней
- Точное соответствие серийному изделию по цветам, качеству поверхности, тактильному восприятию
- Дизайн
- Эргономика
… и есть ещё много всего, что можно проверить, сделав прототип.
При этом переходе обязательно всплывают проблемы, которые нельзя выявить в среде разработки. Иными словами, опытный образец нужен в тот момент, когда виртуальная модель переходит в физический мир. Их нужно выловить до того, как начнётся процесс подготовки корпуса или изделия к серийному производству.
Берём самые распространённые для изготовления пластиковых корпусов (как наиболее популярных). Технологий прототипирования много. Кстати, чем дальше к концу списка, тем ближе эта технология находится к серийному производству.
Технологии прототипирования: каждому своё
Макеты, сделанные вручную — из пластилина, пенопласта, глины и других легкообрабатываемых материалов. 1. Ну, может, ещё и эргономику проверить. Такие макеты позволят условно оценить внешний вид изделия, не более. Срок производства — дни (один, два и т.д.), стоимость — несущественная.
Печать пластиковой нитью (FDM) — послойное нанесение расплавленного пластика на площадку. 2. Подобные прототипы, как и макеты, тоже не решают сложных проблем, но позволяют оценить дизайн и эргономику. Пока такие детали нужно серьёзно дорабатывать перед использованием (плюс покраска и финишная обработка). Срок производства — часы (если не считать ручной обработки). Часто с их помощью можно понять реальный вес изделия, какие-то свойства по жёсткости. Стоимость — копейки.
Лазерное спекание, печать фотополимером (SLA, SLS). 3. Прототип корпуса, сделанный по таким технологиям, уже более-менее полноценен: позволяет проверить не только дизайн и эргономику, но ещё организовать первичную проработку собираемости изделия, а также в какой-то степени оценить жёсткость.
сразу всё изделие. Плюсом технологии является возможность печатать многотельные прототипы, т.е. Можно сделать их даже прозрачными. Детали требуют уже минимальной шлифовки, годятся для окрашивания и издалека неотличимы от реальных.
Короче, реальной картины деталь, сделанная по технологиям SLA или SLS, не даст. А проблема таких прототипов кроется в хрупкости и жёсткости — сломать напечатанный корпус легко, а проверить, например, хорошо ли нажимается кнопка, может не получиться.
Срок изготовления — несколько часов, ценник — несколько тысяч рублей.
Фрезеровка пластика и металла. Такие технологии позволят близко подойти к свойствам серийного изделия. 4. Ведь материал прототипа обладает теми же свойствами, что и серийного корпуса — жёсткость, кручение, пружинистость и т.д. По сути, с этой технологии начинается «проверка жизнью» дизайна или корпуса устройства. И таким прототипом можно закрыть все вопросы по собираемости, дизайну, весу, разрушению, поведению в реальных «уличных» условиях.
С прозрачностью тоже непросто. Хуже обстоят дела с проверкой герметичности — ведь резиновую прокладку фрезеровкой уже не сделать.
Ценник — десятки тысяч рублей. Срок изготовления — несколько дней, оборудование для многоосной фрезеровки нельзя назвать распространённым, то есть подрядчика надо ещё поискать (но если нужно, пишите, дадим контакты).
На фотографии — фрезерованный корпус в сравнении с корпусом, сделанным методом FDM
Литьё полиуретана в силиконовые формы — отличная технология, которая отвечает на почти все вопросы по физическим свойствам корпуса: резина, прозрачные детали, точное соответствие пластику по жёсткости, пружинности, цвету, фактуре. 5. Литьё в силикон позволяет проверить даже такие свойства будущего устройства, как его «поведение» на морозе или жаре.
Подрядчиков немного. Эта технология хотя и простая, но дорогая. Срок — несколько дней, стоимость — десятки тысяч рублей. Ещё меньше тех, кто делает аккуратно и красиво.
Литьё пластика под давлением в легкообрабатываемые формы. 6. Но его стоимость иногда в 2-3 раза дешевле производства с изготовлением полноценной оснастки, да и по срокам всё быстрее. По сути, это уже тиражное производство, максимально близкое к серии.
А вот материал (расплавленный пластик) подаётся под давлением, как при нормальном производстве. Оснастка под такое литьё изготавливается из мягких металлов с помощью фрезеровки и ручной доводки. Стоимость — сотни тысяч рублей, срок — несколько недель.
Можно получить прототип, идентичный серийному изделию по всем свойствам, и изготавливать малые (тысячи штук) серии корпусов или деталей.
Выбираем правильную технологию
Например: Итак, нужно ответить себе на вопрос: «Для чего мне нужен прототип?» и выбрать технологию в зависимости от ответа.
— Прототип нужен, чтобы проверить только дизайн → Выбираем трёхмерную печать (3D).
— Важна проверка «собираемости» корпуса прибора с реальными компонентами (например, платой) → Лучше использовать 3D-печать или фрезеровку пластика.
— Изделие тестируем в реальных условиях с реальным железом. Или вы хотите показать устройство клиенту, инвестору или отвезти на выставку → Выбираем фрезеровку или литьё полиуретана.
— Если задача ещё сложнее (например, важно, как, сколько раз нажимается и когда сломается кнопка) → Только полиуретан или литьё пластика под давлением.
Все технологии требуют разной степени проработки исходной модели и конструкции. ВНИМАНИЕ! И, если первые три из перечисленных выше достаточно терпимы к ошибкам при проектировании, то начиная с фрезеровки при подготовке документации вам потребуется опыт конструктора, а при выборе последней технологии в списке (6) — конструктора с опытом подготовки литьевых изделий.
Если есть вопросы, присылайте информацию по вашему изделию (проекту), посоветуем технологию производства и/или подрядчика (разумеется, уже много раз проверенного).
