Prototipi funzionali: Tutto quello che c'è da sapere

I produttori immettono sul mercato molti prodotti, ma non tutti hanno successo. Un'alta percentuale di prodotti finisce per fallire perché non li hanno mai testati prima di immetterli sul mercato.

Per questo motivo, la creazione di un prototipo funzionale è un must prima dell'inizio della produzione finale e lo scoprirete in dettaglio qui di seguito. Quindi, leggiamo.

Che cos'è un prototipo funzionale?

Un prototipo funzionale è un modello funzionante del vostro prodotto che si propone di imitare le funzioni di base svolte dal prodotto. È possibile esaminare nel dettaglio le caratteristiche principali del prototipo e comprendere il funzionamento del prodotto reale.

Con un prototipo funzionale, si può presentare il concetto sotto forma di un campione di prova che è operativo e si può facilmente testare e identificare eventuali aree di miglioramento.

Permette di convalidare il prodotto prima di passare alla produzione di massa e aiuta a risparmiare costi, tempo e risorse.

Vantaggi dell'uso dei prototipi funzionali

I vantaggi di un prototipo funzionale sono vari e alcuni di essi sono i seguenti:

• I prototipi funzionali consentono agli utenti di testare il prodotto e, grazie alla loro esperienza personale, di condividere il loro feedback.
• Nel caso in cui vi siano difetti nella progettazione, questi possono essere identificati tempestivamente, contribuendo a ridurre i costi che potrebbero insorgere se il prodotto venisse fabbricato senza test.
• Quando i prototipi vengono esaminati nelle prime fasi del processo di sviluppo, i problemi vengono corretti in tempo e si riduce anche il tempo di commercializzazione del prodotto.
• I prototipi funzionali aiutano a risolvere i problemi in anticipo. In questo modo si garantisce che gli errori vengano corretti in tempo piuttosto che nelle fasi avanzate di sviluppo, riducendo così i costi.
• I prototipi funzionali sono un mezzo per interagire con le parti interessate. Grazie ad essi, essi possono comprendere molto chiaramente il concetto di prodotto, il suo design e le sue funzioni.

Tipi di prototipi di funzione

I tre diversi tipi di prototipi funzionali sono i seguenti:

Prototipo di fattibilità

Un prototipo di fattibilità è un prototipo iniziale che viene creato per verificare se il concetto è realizzabile o meno. L'obiettivo principale di un prototipo di fattibilità è quello di affrontare gli aspetti funzionali di un prodotto, tenendo da parte il design e l'estetica.

Le condizioni critiche dei prototipi di fattibilità includono la valutazione delle prestazioni, i limiti della tecnologia e la disponibilità di risorse. Si tratta di una versione di base del prodotto che aiuta a valutarne le funzioni prima di effettuare ulteriori investimenti.

Prototipo utente ad alta fedeltà

Si tratta di un prototipo avanzato che si avvicina molto al design finale del prodotto. Offre un prodotto finale completamente interattivo che può consentire agli utenti di testarlo in dettaglio e di condividere il feedback.

I prototipi utente ad alta fedeltà offrono elementi visivi e interazioni dettagliate che rappresentano le prestazioni effettive del prodotto. Questi prototipi hanno lo scopo di convalidare la scelta del design, aiutare a identificare potenziali problemi e valutare la soddisfazione dell'utente.

È uguale al prodotto finale e viene utilizzato anche per testare le prestazioni come esperimento.

Prototipi di dati dal vivo

Il prototipo live-data integra i dati reali all'interno dei sistemi e mostra come il prodotto funzionerà nelle applicazioni reali. Viene utilizzato soprattutto nella fase successiva dello sviluppo e consente di convalidare gli aspetti tecnici e funzionali del progetto.

Il prototipo può essere collegato al API in modo che gli sviluppatori possano testare come si comporta nel mondo reale in presenza di condizioni variabili.

Come realizzare un prototipo funzionale

Le fasi di realizzazione di un prototipo funzionale sono le seguenti:

• Si può iniziare con una ricerca che permetta di vedere se esistono prodotti simili nel settore e come funzionano. Questo vi aiuta ad analizzare se la vostra idea è innovativa o meno.
• Fate prima uno schizzo su un foglio di carta, che vi aiuterà a capire la forma della vostra idea e vi permetterà di esplorare altre opzioni.
• Creare un modello 3D utilizzando diversi software, che possono avere più formati, come STP, CAD, IGS, ecc.
• Per la produzione di prototipi dovrete mettervi in contatto con ingegneri e sviluppatori, perché richiede competenze e attrezzature.
• Non appena il vostro prototipo sarà pronto, potrete testarlo e apportare eventuali miglioramenti.

Metodi per la creazione di prototipi funzionali

Esistono diversi metodi che consentono la creazione di prototipi funzionali e alcuni di questi sono discussi qui:

Lavorazione CNC

La lavorazione CNC prevede la creazione di componenti di alta precisione che possono essere utilizzati per prototipi di alta precisione. Il processo rimuove il materiale dal pezzo in base al progetto.

Gli utensili da taglio si muovono in base alle condizioni di progettazione e trattano molti materiali diversi, tra cui plastica, metalli e altri tipi di materiali.

Stampa 3D

In questo processo, un progetto dettagliato viene realizzato molto rapidamente e con grande flessibilità. Il processo consiste nel depositare il materiale strato per strato e creare i prototipi. È adatto alla produzione di bassi volumi e offre un'eccellente finitura della superficie.

Colata sotto vuoto

Il processo di colata sotto vuoto consente di creare componenti in plastica utilizzando stampi in silicone. Si tratta di un metodo molto adatto alla produzione di prototipi, perché può lavorare con piccoli lotti e offre un'eccellente superficie finita.

Si tratta di un processo molto rapido e conveniente per la produzione di un prototipo funzionale.

Quali sono i materiali utilizzati per creare prototipi funzionali?

Esistono diversi tipi di materiali che vengono utilizzati per la creazione di prototipi funzionali in quanto offrono versatilità:

Metalli

Per la produzione di prototipi funzionali si può optare per un'ampia gamma di metalli. Alcuni di questi metalli comunemente utilizzati sono i seguenti:

• L'alluminio è resistente alla corrosione e leggero, il che lo rende adatto alla creazione di prototipi per componenti meccanici e strutturali.
• L'acciaio inossidabile è un materiale molto robusto e resistente alla corrosione. Viene scelto soprattutto per la sua durata per diversi componenti.
• Il titanio resiste alle alte temperature, è robusto e leggero; per questo è ampiamente utilizzato nei prototipi aerospaziali e medici.
• L'ottone è altamente lavorabile e offre un'eccellente conducibilità elettrica, che lo rende adatto ai componenti elettrici.

Plastica

Esistono vari tipi di plastica che vengono scelti per la produzione di prototipi funzionali, alcuni dei quali sono i seguenti:

• L'ABS viene comunemente scelto per la produzione di componenti mediante lavorazione CNC e stampa 3D ed è noto per la sua eccellente flessibilità e resistenza.
• Il PLA è una plastica che funziona bene in applicazioni a bassa sollecitazione e viene scelta soprattutto per la produzione di componenti biodegradabili con la stampa 3D.
• Il polietilene viene utilizzato nella lavorazione CNC, offrendo tenacità e resistenza chimica e contribuendo alla produzione di componenti resistenti all'usura.
• Il nylon offre una lunga durata e per questo motivo i componenti come le boccole e le parti strutturali sono realizzati mediante lavorazione CNC.

Compositi

Per la produzione di prototipi funzionali si utilizzano vari tipi di compositi, come suggerito di seguito:

• La fibra di carbonio è un materiale ad alte prestazioni e molto leggero. Viene utilizzato in applicazioni come i componenti automobilistici, sportivi e aerospaziali.
• La fibra di vetro offre leggerezza e resistenza e un rapporto forza-peso per i prototipi funzionali.

Sfide e considerazioni per la prototipazione funzionale

Esistono alcune sfide associate alla prototipazione funzionale, che sono le seguenti:

• Gli stakeholder a volte confondono il prototipo funzionale con il prodotto finale, che a volte non corrisponde alle loro aspettative.
• Nel caso in cui siano necessarie revisioni approfondite, la scoperta di questi problemi durante i test può comportare costi elevati.
• È molto difficile trovare un equilibrio tra semplicità e complessità, ma allo stesso tempo è fondamentale.

Conclusione

I prototipi funzionali svolgono un ruolo fondamentale nel processo di sviluppo e, pertanto, devono essere presi in considerazione prima di produrre i pezzi finali.

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