Перспективы машиностроения, часть 2: Скорость, стоимость и функциональность

Sep 04, 2023

Адам Смит, старший инженер-механик | 27 августа 2022 г.

Это вторая статья в серии из шести частей под названием «Перспективы машиностроения для эффективного интегрированного проектирования коммерческих продуктов». Когда мы думаем о дизайне продукта, мы обычно сразу же сосредотачиваемся на разработке того, что мы видим и испытываем в продукте. Хотя дизайн UX и UI имеет решающее значение для успеха продукта, менее заметные функции машиностроения могут стать рабочей лошадкой, ведущей инновации к успешной коммерциализации. Адам Смит, старший инженер-механик в Product Creation Studio, имеет многолетний опыт проектирования и планирования десятков продуктов для коммерциализации. В этой серии Смит делится идеями и советами о том, как машиностроение помогает воплотить идеи продукта в реальность, работая синхронно со всеми дисциплинами на протяжении всего процесса разработки.

Сборка прототипов — важная часть разработки продукта для коммерциализации. К сожалению, график, стоимость и технологичность могут ограничить или даже запретить раннее и частое строительство.

Связанный: Перспективы машиностроения, Часть 1: Затраты на материалы, функциональность и долговечность.

Ожидание более зрелого проекта перед использованием методов серийного производства может привести к дорогостоящим итерациям дизайна, которые повлияют на бюджет и график. Сочетание знаний о доступных методах быстрого производства с творческими корректировками «проектирования для прототипирования» может позволить вам строить раньше и чаще. С появлением более качественных, недорогих и простых в использовании инструментов собственного производства изготовление прототипа самостоятельно может оказаться наиболее эффективным методом.

В этой статье приводятся примеры и советы, которые помогут вам творчески подойти к созданию конструкции с использованием методов прототипирования, одновременно получая важную информацию, необходимую для проверки вашей конструкции для серийного производства.

Разделение сборки на логические подсборки для облегчения создания прототипов может помочь обойти производственные ограничения и привести к более четким результатам испытаний.

Например, портативные инструменты обычно имеют проксимальный пользовательский интерфейс с дистальными концевыми эффекторами и механизм передачи между ними. Создание дистального конца самостоятельно с использованием металлических деталей из титана или нержавеющей стали, напечатанных на 3D-принтере, может позволить провести анализ механизма за несколько дней, а не недель.

Целенаправленная оценка каждого отдельного механизма может быть проще для понимания и повторения, оптимизируя эти узлы для выполнения их собственных функций, прежде чем присоединять их к более сложной сборке.

Создание миниатюрных моделей очень больших сооружений, таких как небоскребы и мосты, существует уже давно. Проектируя очень маленькие сборки, вы можете создавать крупномасштабные прототипы, используя материалы, имитирующие свойства ваших крошечных деталей, выпускаемых в масштабе производства.

Небольшие детали из нержавеющей стали и титана можно увеличить в 10–12 раз и напечатать на 3D-принтере из PLA или ABS-пластика, и они будут вести себя так же, как настоящие металлические детали. Это позволяет чрезвычайно быстро итеративно проектировать, сокращая количество фактических итераций создания прототипа в масштабе.

Незначительные корректировки масштаба также могут быть весьма эффективными. Подстройка диаметров вала и диаметров трубок в вашей конструкции к наиболее близким к доступным (McMaster-Carr) готовым материалам позволяет собрать механизм для проверки концепции на раннем этапе, не дожидаясь производственной экструзии. Небольшая снисходительность к точным спецификациям на ранних этапах может значительно ускорить время создания прототипа.

Специальные застежки из нержавеющей стали 304, предназначенные для захвата ткани.

Трудно превзойти скорость и гибкость моделей из пенопласта, изготовленных вручную для макетов пользовательского интерфейса портативных устройств, но пластиковые детали, напечатанные на 3D-принтере, могут стать отличным решением для быстрого создания небольших итераций/корректировок от одной модели к другой.

Большинство из нас понимают ценность 3D-печати, и многие из нас знают о недорогих и простых в использовании домашних настольных 3D-принтерах (Prusa, Ultimaker, Raize и т. д.), которые создают удивительно полезные пластиковые детали, приспособления, и шаблоны, но для рабочего стола инженера доступно несколько дополнительных технологий, которые улучшают визуализацию проектирования и проектирования и сокращают время выхода на рынок.