Nguyên mẫu chức năng là gì và làm thế nào để bạn tạo ra một cách hiệu quả nhất? Bài viết này bao gồm mục đích của các nguyên mẫu chức năng, vật liệu phổ biến, quy trình sản xuất được sử dụng để tạo ra chúng, các mẹo về giảm chi phí và thời gian dẫn đầu, v.v.
Khi bạn đã tạo ra một nguyên mẫu ban đầu, đã đến lúc chuyển sang giai đoạn tạo mẫu chức năng của quy trình sản xuất. Mặc dù các nguyên mẫu ban đầu cho phép bạn khám phá và kiểm tra các khái niệm và ý tưởng thiết kế cơ bản, nhưng chúng thường được tạo ra nhanh chóng và rẻ hơn nhiều so với các nguyên mẫu chức năng và không phù hợp để cung cấp cho bạn ý tưởng về cách thức hoạt động của một phần trong tình huống thực tế.
Nguyên mẫu chức năng là gì?
Nguyên mẫu chức năng là một mô hình làm việc của một phần được sử dụng để kiểm tra hoặc xác nhận một khái niệm. Chúng thường là các phiên bản tiên tiến hơn của các nguyên mẫu ban đầu, được tạo ra với các vật liệu bền hơn, chứa các thành phần chức năng và cuối cùng gần với một sản phẩm cuối cùng.
Tạo mẫu chức năng là một phần thiết yếu của quy trình thiết kế, vì nó cho phép các kỹ sư và nhà thiết kế xác định và giải quyết các vấn đề chức năng trước khi thực hiện hoạt động sản xuất đầy đủ. Nó cũng cung cấp cho họ một ý tưởng về khả năng sản xuất của một phần, giúp xác nhận quy trình sản xuất - cũng như lợi tức đầu tư tiềm năng của một thiết kế cụ thể.
Những vật liệu nào được sử dụng để tạo ra các nguyên mẫu chức năng?
Một nguyên mẫu chức năng thành công là một nguyên mẫu dành cho tất cả ý định và mục đích cuối cùng. Một số điều chỉnh nhẹ có thể được yêu cầu để có được tất cả các cách ở đó, nhưng về cơ bản những gì bạn thấy là những gì bạn sẽ nhận được khi sản xuất bắt đầu. Điều này có nghĩa là nhiều - nếu không phải tất cả - của một phần cuối cùng thuộc tính của các thuộc tính của bạn nên có trong một nguyên mẫu chức năng. Các vật liệu bạn sử dụng để tạo nguyên mẫu chức năng của bạn là vô cùng quan trọng. Sau đây là ba trong số các loại vật liệu phổ biến nhất được sử dụng để sản xuất các nguyên mẫu chức năng.
Nhựa. Được sử dụng trong tạo mẫu chức năng do dễ sản xuất, linh hoạt và hiệu quả chi phí. ABS, PLA và nylon là một trong những loại nhựa được sử dụng phổ biến nhất cho các nguyên mẫu chức năng.
Kim loại. Các nguyên mẫu đòi hỏi độ bền và độ bền cao thường được làm bằng kim loại, chẳng hạn như nhôm, thép hoặc titan.
Vật liệu tổng hợp. Các nguyên mẫu phải nhẹ - và cũng đòi hỏi độ bền cao, độ cứng và độ bền - thường được làm từ vật liệu tổng hợp, như sợi carbon hoặc sợi thủy tinh.
Làm thế nào để bạn chọn một vật liệu cho các nguyên mẫu chức năng?
Dưới đây là một vài yếu tố mà bạn sẽ cần xem xét khi chọn một vật liệu để tạo mẫu chức năng.
Sức chống cự. Nếu một nguyên mẫu sẽ được tiếp xúc với hóa chất hoặc nhiệt độ khắc nghiệt, vật liệu mà nguyên mẫu của bạn được sản xuất phải có khả năng chịu được chúng.
Tính chất thẩm mỹ. Nếu mục đích của một nguyên mẫu là để giới thiệu một phần hoàn thiện sẽ trông như thế nào, bạn sẽ cần chọn một tài liệu sở hữu những phẩm chất đó, hoặc xem xét thời gian và chi phí liên quan đến xử lý hậu kỳ.
Quá trình sản xuất. Một vật liệu nguyên mẫu nên tương thích với quy trình sản xuất được sử dụng để tạo mẫu. Ví dụ, gia công CNC tương thích với nhiều loại kim loại và nhựa, trong khi in 3D phù hợp hơn với các loại nhựa khác nhau.
Chi phí và tính khả dụng. Tùy thuộc vào quy mô của dự án, chi phí và thời gian của bạn có thể đóng vai trò lớn trong việc tạo ra một nguyên mẫu chức năng. Ngân sách nhỏ hơn sẽ yêu cầu vật liệu chi phí thấp và thời hạn chặt chẽ cần phương pháp sản xuất nhanh hơn.
Những quy trình sản xuất nào được sử dụng để tạo ra các nguyên mẫu chức năng?
Các nguyên mẫu chức năng về mặt kỹ thuật có thể được tạo ra bằng cách sử dụng bất kỳ quy trình sản xuất nào. Một số, tuy nhiên, thực tế hơn những người khác. Chọn quy trình sản xuất phù hợp sẽ ảnh hưởng lớn đến hiệu quả của dự án của bạn, về cả chi phí và thời gian.
Các phương pháp sản xuất phổ biến nhất được sử dụng để tạo ra các nguyên mẫu chức năng là gia công CNC và in 3D. Quá trình đúng sẽ chủ yếu phụ thuộc vào sự phức tạp của bộ phận và các thuộc tính vật liệu cần thiết, số lượng nguyên mẫu bạn cần, cũng như bất kỳ ràng buộc về ngân sách hoặc thời gian nào.
Gia công CNC. Với gia công CNC, bạn có thể tạo các nguyên mẫu chức năng trong một loạt các vật liệu, bao gồm kim loại, nhựa và vật liệu tổng hợp. Độ chính xác và độ chính xác của công nghệ làm cho nó lý tưởng để tạo ra các nguyên mẫu với dung sai chặt chẽ và hình học phức tạp.
In 3D. Mô hình lắng đọng hợp nhất (FDM) và lập thể lập thể (SLA) là hai công nghệ in 3D thường được sử dụng để tạo ra các nguyên mẫu chức năng, đặc biệt là khi nhựa là sự lựa chọn đúng của vật liệu cho dự án của bạn. Cả hai đều tương đối nhanh chóng và giá cả phải chăng, và có thể tạo ra các hình học và cấu trúc phức tạp.
Làm thế nào để bạn giảm chi phí và thời gian dẫn đầu khi sản xuất các nguyên mẫu chức năng?
Mặc dù có những chi phí liên quan đến tạo mẫu chức năng, nhưng việc bỏ qua hoàn toàn là không khôn ngoan. Xem xét tạo mẫu chức năng đầu tư sớm vào sản xuất hàng loạt, vì bạn sẽ có thể xác định các lỗ hổng thiết kế và sản xuất trong phần mình - cũng như hiểu được về lợi tức đầu tư trong tương lai của nó. Điều đó nói rằng, có một số bước bạn có thể thực hiện để giảm chi phí và thời gian dẫn đến tạo mẫu chức năng.
Thiết kế cho khả năng sản xuất (DFM). Bằng cách thiết kế một sản phẩm với khả năng sản xuất của nó, việc tạo ra các nguyên mẫu chức năng phản ánh chính xác sản phẩm cuối cùng sẽ dễ dàng hơn và có thể được sản xuất hiệu quả và tiết kiệm chi phí. Công cụ DFM của Protolabs Network đánh giá thiết kế của bạn để có kết quả tối ưu ở giai đoạn trích dẫn.
Gia công phần mềm: Gia công phần mềm sản xuất các nguyên mẫu chức năng cho mạng lưới sản xuất, chẳng hạn như Mạng Protolabs, có thể giúp giảm thời gian và chi phí bằng cách cung cấp báo giá tức thì, đơn đặt hàng được tối ưu hóa và phản hồi ngay lập tức về khả năng sản xuất nguyên mẫu.
Tiêu chuẩn hóa. Tiêu chuẩn hóa các quy trình thiết kế và sản xuất cho các nguyên mẫu chức năng có thể giúp giảm chi phí và thời gian dẫn đầu bằng cách loại bỏ các biến thể không cần thiết.
Làm thế nào để bạn chuyển từ tạo mẫu chức năng sang sản xuất hàng loạt?
Sau khi một nguyên mẫu chức năng đã được tạo ra và phê duyệt, đã đến lúc thực hiện các bước để sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là bạn nên đi sâu vào ngay lập tức. Một quy trình sản xuất tốt là thận trọng nhưng hiệu quả. Để đạt được điều này, bạn có thể thực hiện một vài bước. Tìm hiểu thêm về sản xuất các bộ phận sử dụng cuối.
Tiến hành một phi công chạy. Một phi công chạy liên quan đến việc sản xuất một lô sản phẩm nhỏ để kiểm tra quy trình sản xuất và xác định bất kỳ vấn đề tiềm năng nào có thể phát sinh.
Tối ưu hóa quá trình sản xuất. Dựa trên kết quả của hoạt động thí điểm, quy trình sản xuất có thể được tối ưu hóa để cải thiện hiệu quả và giảm chi phí.
Quy mô sản xuất. Một khi quá trình sản xuất đã được tối ưu hóa, sản xuất hàng loạt có thể được mở rộng để đáp ứng nhu cầu.
Giám sát và cải thiện các quy trình. Giám sát liên tục và cải thiện quy trình sản xuất của bạn có thể giúp giảm chi phí và cải thiện hiệu quả theo thời gian.
