Vad är en snabb prototypmodell?

En snabb prototypmodell är vanligtvis en plast- eller metalldel skapad från en datorteckning, som tillåter en kund att granska en produkt under utveckling. Från slutet av det tjugonde århundradet utvecklades datorprogramvara som gjorde det möjligt för designers att skapa tredimensionella (3D) ritningar. Parallell utveckling av utrustning som kunde skapa fysiska strukturer från dessa ritningar ledde till snabb modellering.

Utformningen av en del med 3D-programvara börjar med en konceptuell ritning av en önskad del. En designer kan ta denna ritning och skapa en mjukvarubaserad 3D-modell som gör att en del kan ses från olika vinklar eller riktningar. Denna programvara kan också praktiskt taget demontera delen för att visa en kund hur montering kan ske i en industrianläggning. Programvarudesign inkluderar ofta förmågan att "testa" delen under olika förhållanden med stress eller påverkan för att uppskatta delfel eller designfel.

Snabb utveckling av prototypmodeller blev verklighet med introduktionen av 3D-skrivare. Flera olika tekniker utvecklades i slutet av det tjugonde århundradet, men alla var kopplade till datorstödd design (CAD) -program som skapade mjukvarumodeller. Alla 3D-skrivare använder en teknik för att bygga successiva lager av plast eller metaller i följd för att skapa ett fysiskt prov på delen.

En typ av skrivare använde ett fint pulver i ett skriverskåp. Datorprogramvara gjorde ritningen till tusentals extremt fina lager, som att skära bilden extremt tunn. Skrivaren sprayade ett kemiskt bindemedel över pulvret i form av det lägsta skiktet. Pulver blandades sedan på detta skikt, och den plana brickan sänkte en liten mängd. Nästa skikt av bindemedel och pulver tillsattes, och så vidare, tills en 3D-del gjordes. Beroende på komplexiteten hos delen kan skrivaren behöva köra i flera dagar för att slutföra ett prov.

En annan typ av snabbprototypmodellskrivare använde en smältbar plast. Ett munstycke placerade små prickar av det smälta materialet på skrivarfacket i successiva lager för att bygga upp en del. Dessa delar användes ofta direkt från maskinen, eftersom skikten av plast bildade en fast plastprototyp. Detta var en förbättring jämfört med vissa pulverskrivare, vilket skapade delar som kunde hanteras, men som kanske inte var tillräckligt starka för testning eller faktisk användning.

En process som kallas metallsintring kan också skapa en snabb prototypmodell. En metall såsom aluminium eller koppar med en relativt låg smältpunkt kan användas i en 3D-skrivare på liknande sätt som en smält plast. Den färdiga metalldelen krävde ofta ingen ytterligare bearbetning och kunde användas direkt från maskinen för testning eller vidareutveckling.

Många produkter under 2000-talet var helt designade i CAD-programvara, vilket gjorde den virtuella bilden till en snabb prototypmodell utan behov av att göra ett fysiskt prov. Detta blev vanligt för stora industrimaskiner, flygplan och stora fordon som skepp. Många delar var för stora för att skapa separata prototyper eller skulle ha försenat den slutliga produktutvecklingen.

Ingenjörer utvecklade mjukvarutestning som kunde simulera verkliga testförhållanden, vilket eliminerade behovet av prototyptester. Det första kommersiella flygplanet designades på detta sätt i slutet av 1900-talet. Ett kommersiellt jetflygplan byggdes helt och hållet i en dator, från en design direkt till ett flygfärdigt flygplan utan mellanliggande prototyper.