ラピッドプロトタイプモデルとは

ラピッドプロトタイプモデルは通常、コンピューター図面から作成されたプラスチックまたは金属部品であり、顧客は開発中の製品を確認できます。 20世紀後半から、コンピューターソフトウェアが開発され、デザイナーが3次元（3D）図面を作成できるようになりました。 これらの図面から物理的構造を作成できる装置の並行開発により、迅速なモデリングのビジネスが始まりました。

3Dソフトウェアを使用した部品の設計は、目的の部品の概念図から始まります。 設計者はこの図面を使用して、ソフトウェアベースの3Dモデルを作成できます。これにより、さまざまな角度や向きからパーツを表示できます。 このソフトウェアは、部品を事実上分解して、工業プラントでどのように組み立てが行われるかを顧客に示すこともできます。 多くの場合、ソフトウェア設計には、さまざまなストレスまたは衝撃条件の下で部品を「テスト」して、部品の故障または設計上の欠陥を推定する機能が含まれています。

3Dプリンターの導入により、迅速なプロトタイプモデル開発が現実のものとなりました。 20世紀後半にいくつかの異なる技術が進化しましたが、すべてがソフトウェアモデルを作成したコンピューター支援設計（CAD）プログラムにリンクされていました。 すべての3Dプリンターは、プラスチックまたは金属の連続した層を順番に構築して、部品の物理サンプルを作成する手法を使用します。

あるタイプのプリンターは、プリンターキャビネット内で微粉末を使用していました。 コンピューターソフトウェアは、画像を非常に薄くスライスするように、図面を数千の非常に細かいレイヤーに変えました。 プリンターは、最下層の形状で粉体に化学バインダーをスプレーしました。 次に、この層の上に粉末を混ぜると、平らなトレイが少し下がりました。 3Dパーツが作成されるまで、バインダーと粉末の次の層が追加されます。 部品の複雑さによっては、1つのサンプルを完了するためにプリンターを数日間実行する必要がある場合があります。

別のタイプのラピッドプロトタイプモデルプリンターは、溶融性プラスチックを使用しました。 ノズルは、溶融材料の小さなドットを連続したレイヤーでプリンタートレイに配置して、部品を作り上げました。 プラスチックの層が固体プラスチックのプロトタイプを形成したため、これらの部品は多くの場合、機械から直接使用できました。 これは、処理できる部品を作成した一部のパウダープリンターよりも改善されましたが、テストや実際の使用には十分ではありません。

金属焼結と呼ばれるプロセスでも、ラピッドプロトタイプモデルを作成できます。 比較的低い融点を持つアルミニウムや銅などの金属は、溶融プラスチックと同様に3Dプリンターで使用できます。 完成した金属部品は、多くの場合、それ以上の処理を必要とせず、試験またはさらなる開発のために機械から直接使用できます。

21世紀の多くの製品は完全にCADソフトウェアで設計されていたため、物理的なサンプルを作成する必要なく、仮想画像を迅速なプロトタイプモデルにできました。 これは、大型産業機械、航空機、船舶などの大型車両で一般的になりました。 多くの部品は大きすぎて個別のプロトタイプを作成できないか、最終製品の開発を遅らせることになります。

エンジニアは、実際のテスト条件をシミュレートできるソフトウェアテストを開発し、プロトタイプテストの必要性を排除しました。 最初の商用航空機は、20世紀後半にこのように設計されました。 商用ジェット機は完全にコンピューターで構築され、設計から中間プロトタイプのない飛行可能な航空機に直接移行しました。