Prototipazione - Dassault Systèmes®

Prototipazione con 3DEXPERIENCE Make

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3DEXPERIENCE Make e prototipazione

La prototipazione è una parte fondamentale del processo di progettazione perché consente agli inventori e agli ingegneri di convalidare rapidamente le idee e migliorarle. La velocità e l'agilità sono sempre state importanti, ma nell'odierno mondo in rapida evoluzione rappresentano le chiavi del successo.

Non ci si può permettere di passare anni a perfezionare un concept, perché nel frattempo la domanda potrebbe essere stata soddisfatta da qualcun altro o l'esigenza potrebbe essere cambiata. Allo stesso tempo, non è opportuno affrettare il lancio di un prodotto che a cui servono ancora delle messe a punto.

La prototipazione unisce i progressi derivanti dallo sviluppo iterativo con il ritmo necessario a cogliere rapidamente le opportunità.

La prototipazione non è un concetto nuovo, anzi è usata da secoli, ma, come tutto ciò che ci circonda, è stata radicalmente trasformata dalla tecnologia. Al giorno d'oggi non mancano gli strumenti di prototipazione, dai mock-up fisici di base alle simulazioni virtuali complesse.

La scelta migliore dipenderà dalle specifiche esigenze, dal livello di competenza e da ciò che viene progettato.

3DEXPERIENCE Make è una piattaforma di produzione on-demand che ti consente di creare prototipi. Mette in relazione l'ecosistema industriale composto da progettisti, ingegneri, acquirenti e pianificatori della produzione con i fornitori di servizi di produzione industriale.

 

Cos'è la prototipazione?

La prototipazione consiste nella possibilità per prendere un'idea e renderla reale. La creazione di una bozza o di un campione iniziale consente di verificare l'aspetto di un prodotto e la funzionalità di un progetto.

Permette di sperimentare, di vedere come le diverse parti si relazionano tra di loro e di valutare se la creazione finale serve al relativo scopo. Consente inoltre di effettuare confronti e può essere condivisa con colleghi o clienti per ottenere preziosi feedback.

È inoltre molto più facile ed economico apportare cambiamenti in questa fase iniziale anziché dopo aver investito tempo e denaro nella produzione.

Vantaggi della prototipazione

La prototipazione è il modo migliore per garantire che ciò che si intende realizzare corrisponda effettivamente alle esigenze degli utenti o risolva un problema. Tuttavia, richiede tempo e denaro. Esattamente quanto dipenderà da quale utensile, materiale o metodo verrà usato e dalla decisione di fare da sé o di esternalizzare la produzione a un produttore specializzato.

Una solida base

La prototipazione fornisce una solida base per sperimentare, iterare e apportare perfezionamenti e offre un prezioso feedback sulle funzionalità, sulla progettazione e sui costi di produzione.

Riduzione degli errori

La prototipazione consente di rilevare errori potenzialmente costosi in una fase molto più precoce del processo di sviluppo e di apportare le opportune modifiche.

Condivisione del concept

Grazie alla prototipazione, è possibile condividere il concept con più parti interessate (sia interne che esterne), in modo che possano fornire il proprio parere su quali elementi funzionino meglio e quali vadano ulteriormente migliorati e/o eliminati.

Risparmio di tempo

La prototipazione accelera il time-to-market e riduce il costo di commercializzazione.

La nostra rete di fornitori di produzione on-demand

Una vasta rete di produttori on-demand in Europa e nel Nord America
100+
Fornitori di servizi industriali on-demand

Stati Uniti

Canada

Regno Unito

Francia

Germania

Paesi Bassi

e molti altri ancora...

Dassault Systèmes e progettazione virtuale

Le aziende più lungimiranti stanno già ricorrendo alle tecnologie di riproduzione virtuale per riconfigurare interamente le proprie attività e i propri prodotti. In tal modo, acquisiscono un elevato livello di prevedibilità sul modo in cui funzionerà un determinato processo, prodotto o servizio.

Oggi, l'85% dei veicoli elettrici mondiali e il 75% dell'energia eolica globale sono costruiti utilizzando le riproduzioni virtuali offerte da 3DEXPERIENCE di Dassault Systèmes. Queste tecnologie offrono una miriade di capacità e di vantaggi lungo l'intero ciclo di vita del prodotto, tra cui:

  • Ricerca e sviluppo – accesso ai dati sulle prestazioni passate dei prodotti; modellazione avanzata degli scenari; visibilità dell'impatto sul ciclo di vita e collaborazione multidisciplinare
  • Progettazione e ingegneria – progettazione generativa; prototipazione e test virtuali; accesso organizzato a dati pertinenti
  • Produzione – migliore feedback operativo; monitoraggio e manutenzione intelligenti delle attrezzature; ottimizzazione dei processi; controlli automatizzati basati sulle condizioni operative in tempo reale
  • Trasporti e logistica – pianificazione algoritmica e ottimizzazione degli itinerari; gestione della flotta; tracciabilità dei container; monitoraggio delle spedizioni basato su sensori; virtualizzazione e visualizzazione delle infrastrutture
  • Utilizzo dei prodotti – segnalazione avanzata delle anomalie e gestione dei rischi; ottimizzazione delle prestazioni software over-the-air; monitoraggio e diagnostica delle risorse a distanza; assistenza e manutenzione intelligenti delle risorse; informazioni sui miglioramenti operativi in tempo reale
  • Fine vita – simulazione e pianificazione dell'esecuzione del decommissioning basate sui dati; visibilità dettagliata dello stato delle risorse e dei componenti; tracciamento del recupero di materiali e di componenti

Gli universi virtuali 3DEXPERIENCE di Dassault Systèmes vengono utilizzati per immaginare, progettare e testare i prodotti, i materiali e i processi radicalmente nuovi necessari per creare un futuro sostenibile:

Cos'è la prototipazione rapida?

La prototipazione rapida è il processo di trasformazione rapida di un modello 3D digitale in un oggetto fisico. Di norma avviene coniugando software CAD e macchine automatizzate di produzione assistita da computer (Computer-Aided Manufacturing, CAM) o a controllo numerico computerizzato (Computer Numerical Control, CNC) .

Gli esempi più comuni comprendono torni, router, fresatrici o foratrici, taglierine ad acqua, al plasma o al laser, macchine per elettroerosione (EDM) e rettificatrici. Tutti questi processi si basano sulla produzione sottrattiva. Rimuovono materiale da un blocco solido, da una barra, da un foglio o da un'asta.

Sempre più spesso i progettisti e gli ingegneri ricorrono alle tecniche di produzione additiva, più comunemente note come stampa 3D. L'espressione copre una serie di processi diversi, che prevedono tutti l'applicazione di un materiale, di solito plastica, metallo o composito, in molti strati sottili per costruire una forma 3D.

L'intero processo è controllato da un computer, richiede una preparazione minima e non genera quasi alcuno spreco. Ciò rende la stampa 3D un metodo economico ed efficiente per creare oggetti di quasi ogni forma o complessità.

La tecnologia è conveniente e accessibile e le stampanti 3D desktop sono compatte e facili da usare. In questo modo il processo di prototipazione può essere svolto a livello interno, anziché dover affidarsi a fornitori di servizi esterni.

Come si inserisce la prototipazione nel ciclo di sviluppo dei prodotti?

Le diverse forme di prototipazione rappresentano diverse fasi del flusso di lavoro della progettazione. Il primo consiste nell'identificare e comprendere un bisogno, un problema da risolvere. Questo seme di un'idea può poi prendere vita attraverso le forme più semplici e facili di prototipazione, come uno schizzo o un diagramma.

Questi disegni piani vengono quindi usati per creare prototipi 3D semplificati. I modelli spesso non sono in scala e sono realizzati con materiali più economici e accessibili rispetto a quelli destinati al prodotto finale. Tra gli esempi più comuni figurano cartone, schiuma, argilla, legno, plastica e metalli teneri come ottone o alluminio.

Queste versioni approssimative aiutano a identificare gli elementi o le funzioni che richiedono ulteriori miglioramenti e portano alla creazione di prototipi più dettagliati e funzionanti. Dopo l'approvazione, di solito rappresenta l'ultima fase prima che dalla prototipazione si passi alla produzione.

Quali sono gli strumenti di prototipazione più comuni?

I progressi tecnologici hanno trasformato gli strumenti, i materiali e i metodi di prototipazione. In passato, i disegni e i campioni venivano realizzati a mano da abili specialisti. Erano disegnati su carta, scolpiti nell'argilla, intagliati nel legno o modellati nel metallo.

La prototipazione oggi è più veloce, più economica e più precisa grazie a software e macchine digitali come le stampanti 3D e le frese robotizzate. Ciò rende il processo più semplice ed efficiente e aiuta i non-artisti a creare modelli dettagliati.

Nonostante l'accesso a tecnologie sempre più potenti e convenienti, è ancora comune che si usino insieme sia gli strumenti manuali, sia i moderni sistemi digitali.

Gli strumenti e i metodi di prototipazione possono essere suddivisi in quattro gruppi:

  1. Disegni e mock-up di base
  2. Modelli funzionali
  3. Prototipi digitali
  4. Prototipazione rapida
  • DISEGNI E MOCK-UP DI BASE

Il modo più efficace per concettualizzare rapidamente un'idea. Tuttavia, in questo metodo di prototipazione mancano i dettagli, nonché alcune o tutte le funzioni. Inoltre, non rappresenta l'aspetto del prodotto finale.

Occorrente: strumenti artistici generali; utensili da taglio; adesivi; carta; cartone; schiuma; argilla; legno; plastica; metalli teneri.

Vantaggi: veloce, economico ed efficiente da produrre; offre una rapida visione d'insieme del prodotto; facile per modificare e per testare diverse nuove versioni; attrezzature e materiali economici e ampiamente accessibili; non richiede un elevato livello di competenza.

Svantaggi: manca di dettaglio; potrebbe non essere in scala; non mostra come funzionerà e si comporterà il prodotto finale; la fabbricazione di parti elaborate e assiemi complessi richiede tempo o è impossibile.

  • MODELLI DI LAVORO

I modelli di lavoro o di dimostrazione permettono di testare il funzionamento di un concept nel mondo reale. Realizzati interamente, o in parte, a partire dal materiale finale, consentono agli ingegneri e agli utenti di valutare meglio l'aspetto del prodotto.

Tuttavia, i metodi di prototipazione che producono modelli completamente funzionali o estremamente dettagliati possono richiedere molto tempo e grandi somme di denaro, e con ogni probabilità il processo può essere realizzato esclusivamente da qualcuno altamente qualificato.

Occorrente: utensili elettrici e/o macchine utensili per il taglio, la saldatura, la formatura e la finitura; elementi di fissaggio meccanici; legno, plastiche, metalli, compositi di qualità superiore.

Vantaggi: relativamente veloce, economico ed efficiente da realizzare; offre una visione più approfondita del prodotto e di come funziona; ancora abbastanza facile per modificare e testare diverse iterazioni; gli utensili elettrici e i materiali sono ampiamente economici e accessibili.

Svantaggi: serve un numero maggiore e una maggiore varietà di utensili e attrezzature di sicurezza; le macchine utensili sono grandi e costose; l'accuratezza richiede tempo e precisione; le limitazioni della lavorazione a macchina rendono alcune forme costose o impossibili da realizzare; il livello di competenza richiesto è medio-alto.

  • PROTOTIPI DIGITALI

Grazie ai progressi nel software digitale, la prototipazione ormai può essere eseguita su computer. Il risultato è un flusso del lavoro di progettazione molto più agile ed efficiente.

I software di progettazione assistita da computer (CAD) sono ampiamente utilizzati per creare elementi di ogni tipo, dai modelli statici 2D di scheletri o telai metallici alle animazioni 3D altamente dettagliate.

Con il recente arrivo di tecnologie immersive come la realtà virtuale e la realtà aumentata i contenuti digitali possono essere integrati nell'ambiente reale dell'utente.

La realtà virtuale (VR) utilizza un casco per sostituire il campo visivo e l'audio di un utente per un'immersione completa in una simulazione virtuale. La realtà aumentata (AR) utilizza app su smartphone o tablet per proiettare immagini nel mondo fisico.

Il prototipo digitale più potente è la riproduzione virtuale. Si tratta di un modello virtuale scientificamente accurato usato per simulare, visualizzare, prevedere e ottimizzare il comportamento di un oggetto in varie condizioni.

Vantaggi: passaggio diretto dal concept alla creazione senza i tempi e i costi necessari per realizzare oggetti fisici; assenza di limiti di progettazione; possibilità di produrre modelli molto accurati, elaborati o complessi; facilità nell'apportare modifiche e nel produrre versioni diverse; integrazione di progetti passati e dati sulle prestazioni; facilmente condivisibile con più parti interessate.

Svantaggi: le creazioni sono intangibili; serve una grande quantità di potenza di calcolo; i software e le attrezzature possono essere costosi e richiedere tempo per essere usati al massimo livello; esposizione a potenziali attacchi informatici.

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