Wat is een snel prototype-model?
Een snel prototype-model is meestal een plastic of metalen onderdeel gemaakt van een computertekening, waarmee een klant een product in ontwikkeling kan beoordelen. Vanaf het einde van de twintigste eeuw werd computersoftware ontwikkeld waarmee ontwerpers driedimensionale (3D) tekeningen konden maken. Parallelle ontwikkeling van apparatuur die op basis van deze tekeningen fysieke structuren kon creëren, leidde tot snelle modellering.
Het ontwerp van een onderdeel met behulp van 3D-software begint met een conceptuele tekening van een gewenst onderdeel. Een ontwerper kan deze tekening maken en een op software gebaseerd 3D-model maken, waarmee een onderdeel vanuit verschillende hoeken of oriëntaties kan worden bekeken. Deze software kan het onderdeel ook praktisch demonteren om een klant te laten zien hoe assemblage kan plaatsvinden in een industriële fabriek. Softwareontwerp omvat vaak de mogelijkheid om het onderdeel onder verschillende stress- of impactomstandigheden te "testen" om onderdeelfouten of ontwerpfouten te schatten.
Snelle prototype modelontwikkeling werd een realiteit met de introductie van 3D-printers. Verschillende technologieën ontwikkelden zich in de late twintigste eeuw, maar ze waren allemaal gekoppeld aan de computer-aided design (CAD) -programma's die softwaremodellen creëerden. Alle 3D-printers gebruiken een techniek om opeenvolgende lagen van plastic of metalen achter elkaar te bouwen om een fysiek monster van het onderdeel te maken.
Eén type printer gebruikte een fijn poeder in een printerkast. Computersoftware veranderde de tekening in duizenden extreem fijne lagen, zoals het snijden van de afbeelding extreem dun. De printer spoot een chemisch bindmiddel over het poeder in de vorm van de onderste laag. Poeder werd vervolgens op deze laag gemengd en de platte schaal liet een kleine hoeveelheid zakken. De volgende laag bindmiddel en poeder werd toegevoegd, enzovoort, totdat een 3D-deel was gemaakt. Afhankelijk van de complexiteit van het onderdeel, moet de printer mogelijk dagen worden uitgevoerd om één voorbeeld te voltooien.
Een ander type snelle prototypemodelprinter gebruikte een smeltbaar plastic. Een spuitmond plaatste kleine puntjes van het gesmolten materiaal op de printerlade in opeenvolgende lagen om een onderdeel op te bouwen. Deze onderdelen waren vaak direct vanuit de machine te gebruiken, omdat de lagen kunststof een solide kunststof prototype vormden. Dit was een verbetering ten opzichte van sommige poederprinters, die onderdelen creëerden die konden worden verwerkt, maar die misschien niet sterk genoeg zijn voor testen of daadwerkelijk gebruik.
Een proces dat metaalsintering wordt genoemd, kan ook een snel prototypemodel creëren. Een metaal zoals aluminium of koper met een relatief laag smeltpunt zou in een 3D-printer op dezelfde manier kunnen worden gebruikt als gesmolten plastic. Het afgewerkte metalen onderdeel vereiste vaak geen verdere bewerking en kon direct vanuit de machine worden gebruikt voor testen of verdere ontwikkeling.
Veel producten in de 21ste eeuw werden volledig ontworpen in CAD-software, waardoor het virtuele beeld een snel prototypemodel werd, zonder dat er een fysiek monster nodig was. Dit werd gebruikelijk voor grote industriële machines, vliegtuigen en grote voertuigen zoals schepen. Veel onderdelen waren te groot om afzonderlijke prototypes te maken of zouden de ontwikkeling van het eindproduct hebben vertraagd.
Ingenieurs ontwikkelden softwaretests die echte testomstandigheden konden simuleren, waardoor prototypen niet meer nodig waren. Het eerste commerciële vliegtuig werd op deze manier ontworpen in de late 20e eeuw. Een commercieel straalvliegtuig werd volledig in een computer gebouwd, van een ontwerp rechtstreeks naar een vliegtuig met vluchtmogelijkheden zonder tussenliggende prototypes.