हार्डवेयर प्रोटोटाइप उपकरण और सर्वोत्तम प्रथाओं के लिए गाइड

अत्यधिक प्रतिस्पर्धी हार्डवेयर बाजार में, असाधारण उत्पाद संयोग से पैदा नहीं होते। वे कठोर विकास प्रक्रियाओं से उभरते हैं जो अवधारणा से शुरू होते हैं,कई डिजाइन पुनरावृत्तियों और इंजीनियरिंग सत्यापन से गुजरनादशकों से, इंजीनियरों और डिजाइनरों ने हार्डवेयर प्रोटोटाइप के शिल्प को परिष्कृत किया है, और आज के प्रोटोटाइप उपकरण, सामग्री,और विधियों में क्रांतिकारी परिवर्तन हुए हैं.

आधुनिक प्रोटोटाइपिंग पहले से कहीं अधिक सुलभ, तेज, अधिक सटीक और काफी अधिक लागत प्रभावी हो गई है। यह विकास टीमों को कुशलता से पुनरावृत्ति, परीक्षण,और डिजाइनों को मान्य करेंउत्पादन से पहले अंतिम मिनट में होने वाले महंगे संशोधनों को कम करते हुए उच्च गुणवत्ता वाले अंतिम उत्पादों को सुनिश्चित करना।इस लेख में हार्डवेयर प्रोटोटाइपिंग में उपयोग किए जाने वाले उपकरणों के स्पेक्ट्रम की जांच की गई है, जो बुनियादी उपकरणों से उन्नत प्रौद्योगिकियों तक हैं और विभिन्न उत्पाद विकास चरणों में उनके अनुप्रयोगों की जांच की गई है।.

एक प्रोटोटाइप किसी उत्पाद के प्रारंभिक मॉडल या अनुकरण के रूप में कार्य करता है, जिसका उद्देश्य उपस्थिति और स्पर्श गुणों का प्रदर्शन करने से बहुत आगे बढ़ता है।प्रोटोटाइप मूल रूप से डिजाइन व्यवहार्यता को मान्य करते हैं. डिजाइनों का मूल्यांकन और परीक्षण करके, कंपनियां बाद के चरणों में महंगी समस्याओं में बढ़ने से पहले संभावित समस्याओं की पहचान और समाधान कर सकती हैं।

जब कोई कंपनी किसी उत्पाद को विकसित करने और लॉन्च करने के लिए पर्याप्त समय और संसाधनों का निवेश करती है, तो उसके परिणामों पर विचार करें, केवल यह पता लगाने के लिए कि यह उपयोगकर्ता की जरूरतों या कार्यात्मक आवश्यकताओं को पूरा करने में विफल रहता है।विकास की प्रगति के साथ डिजाइन परिवर्तनों की लागत नाटकीय रूप से बढ़ जाती हैप्रोटोटाइपिंग प्रभावी रूप से महंगे अंतिम चरण के संशोधनों को कम करती है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि उत्पाद सफलतापूर्वक बाजार तक पहुंचें।

हार्डवेयर प्रोटोटाइपिंग में विभिन्न उपकरण और विधियां शामिल होती हैं जो विकास चरणों के अनुसार भिन्न होती हैं। आम तौर पर, प्रोटोटाइपिंग दृष्टिकोण दो श्रेणियों में आते हैंः बुनियादी और उन्नत।

प्रारंभिक विकास चरणों के दौरान, टीमों को न्यूनतम समय और लागत निवेश के साथ परिकल्पनाओं और कार्यक्षमताओं का परीक्षण करने के लिए तेजी से पुनरावृत्ति को प्राथमिकता देनी चाहिए।बुनियादी प्रोटोटाइप बनाने के उपकरण और तरीके लागत प्रभावी साबित होते हैं, चंचल कार्यप्रवाहों का समर्थन करते हुए ऑफ-द-शेल्फ घटकों और सस्ती सामग्रियों का अधिकतम उपयोग करते हुए।

प्रारंभिक कम विश्वसनीयता प्रोटोटाइप के लिए, मिट्टी, कार्डबोर्ड, फोम, या यहां तक कि मॉड्यूलर खिलौने (जैसे,लेगो) डिजाइनरों और इंजीनियरों को स्थानिक अवधारणाओं और तीन आयामी उत्पाद रूपरेखाओं को तेजी से और आर्थिक रूप से विकसित करने में मदद करता हैइन सामग्रियों को सामान्य औजारों और चिपकने वाले पदार्थों का उपयोग करके आसानी से हेरफेर किया जा सकता है ताकि उत्पाद की उपस्थिति लगभग हो सके, चाहे पूर्ण पैमाने पर मॉकअप या स्केल मॉडल के रूप में।

लाभों में कम लागत, कम टर्नअराउंड समय, आसान संशोधन और सरल प्रतिकृति शामिल हैं।जटिल आकार और घटक बनाने में असमर्थता, और कम सटीकता के लिए महत्वपूर्ण मॉडलिंग कौशल की आवश्यकता होती है।

बुनियादी निर्माण मॉडल बनाने जैसा है, लेकिन कार्यात्मक तत्वों के साथ अधिक मजबूत, अधिक सटीक प्रोटोटाइप बनाने के लिए बिजली के उपकरण और उच्च गुणवत्ता वाली सामग्री का उपयोग करता है।निर्मित प्रोटोटाइप डिजाइन इरादे और संरचनात्मक आवश्यकताओं को बेहतर ढंग से सूचित करते हैंइंजीनियर और डिजाइनर टिकाऊ प्रोटोटाइपों को इकट्ठा करने के लिए विभिन्न विद्युत औजारों - ड्रिल प्रेस, काटने वाले आरा, फ्रिलिंग मशीन, ड्रिल और वेल्डरों का उपयोग करते हैं।

सामग्री मॉड्यूलर सिस्टम (जैसे, 80/20® एल्यूमीनियम एक्सट्रूज़न) से लेकर शीट, प्लास्टिक और लकड़ी तक होती है। हालांकि सभी कंपनियों के पास आवश्यक उपकरण या सुविधाएं नहीं हैं,फैब लैब्स दुनिया भर में डिजाइनरों के लिए उपकरण और कार्यक्षेत्र प्रदान करता है, इंजीनियरों, और निर्माताओं.

जैसे-जैसे उत्पाद विकास आगे बढ़ता है, टीमों को ऐसे उपकरण की आवश्यकता होती है जो अंतिम उत्पादों में उपस्थिति, स्पर्श गुणों और कार्यक्षमता के अनुरूप प्रोटोटाइप का उत्पादन करते हैं।उन्नत प्रोटोटाइप उपकरण समान या समान सामग्रियों का उपयोग करके कस्टम घटक बनाते हैं, तुलनात्मक सतह परिष्करण और यांत्रिक गुणों के साथ।इंजीनियरों को अक्सर अलग-अलग प्रोटोटाइप भागों का निर्माण करने के लिए कई सामग्रियों और तरीकों को जोड़ते हैं.

अपनी कम लागत, उच्च गति और सुविधाजनक इन-हाउस संचालन के साथ, औद्योगिक-ग्रेड 3 डी प्रिंटिंग ने इंजीनियरिंग और डिजाइन के लिए तेजी से प्रोटोटाइप में क्रांति ला दी है।3 डी प्रिंटर सीएडी मॉडल से सीधे तीन आयामी भागों को बनाती हैं जब तक कि पूर्ण भौतिक भाग नहीं बन जातेचूंकि उन्हें नए डिजाइनों के लिए किसी उपकरण और न्यूनतम सेटअप की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए पारंपरिक विनिर्माण की तुलना में 3 डी प्रिंटिंग के माध्यम से कई प्रोटोटाइप पुनरावृत्ति का उत्पादन करने में नगण्य लागत होती है।

कई उन्नत प्रोटोटाइप उपकरण महंगे उपकरणों और कुशल ऑपरेटरों को शामिल करते हैं, जिससे डिजाइनरों और इंजीनियरों को इन प्रक्रियाओं को आउटसोर्स करने के लिए प्रेरित किया जाता है।थ्रीडी प्रिंटिंग का मुख्य लाभ कंपनियों को आंतरिक रूप से प्रोटोटाइप बनाने में सक्षम बनाना हैकॉम्पैक्ट डेस्कटॉप प्रणालियों ने प्रोटोटाइप और उत्पाद विकास के लिए स्टीरियोलिथोग्राफी (एसएलए) और चयनित लेजर सिंटरिंग (एसएलएस) जैसी औद्योगिक-ग्रेड 3 डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकियों को सुलभ बना दिया है।

एसएलए राल 3 डी प्रिंटर उच्च परिशुद्धता और ताकत के साथ चिकनी, आइसोट्रोपिक भागों का उत्पादन करने के लिए विशेष इंजीनियरिंग सामग्री का उपयोग करते हैं।एसएलएस प्रिंटर टिकाऊ इंजीनियरिंग थर्मोप्लास्टिक का उपयोग करके कार्यात्मक प्रोटोटाइप और उत्पादन भागों का निर्माण करते हैंथ्रीडी प्रिंटिंग पारंपरिक विनिर्माण का भी पूरक है, जो कास्ट करने योग्य भागों, कम मात्रा वाले मोल्ड, मास्टर पैटर्न या कस्टम उत्पादन उपकरण बनाती है।

मशीनिंग में मैनुअल और सीएनसी मिलिंग, टर्निंग, इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज मशीनिंग (ईडीएम) और अन्य घटाव प्रक्रियाएं शामिल हैं। ये तकनीकें ठोस धातु या प्लास्टिक ब्लॉक, सलाखों या छड़ों से शुरू होती हैं,काटने के द्वारा सामग्री को हटाना, बोरिंग, ड्रिलिंग, और वांछित आकार प्राप्त करने के लिए पीसने।

सीएनसी मशीनों में सीएडी मॉडल का भी उपयोग किया जाता है, लेकिन टूलपाथ जनरेशन और सत्यापन के लिए सीएडी से सीएएम के मध्यवर्ती चरणों की आवश्यकता होती है।सीएनसी मशीनिंग उच्च परिशुद्धता के उत्पादन में उत्कृष्ट है3 डी प्रिंटिंग की तुलना में, इन प्रक्रियाओं में अधिक डिजाइन बाधाएं हैं, जो उपकरण पहुंच और कुछ ज्यामिति (जैसे, 3 डी प्रिंटिंग) बनाने के लिए विचार करने की आवश्यकता है।., घुमावदार आंतरिक चैनल) पारंपरिक घटाव विधियों के माध्यम से उत्पादन करना मुश्किल या असंभव है।

बुनियादी सीएनसी मशीनों की लागत कई हजार डॉलर है, जबकि उन्नत प्रणाली आसानी से छह अंकों तक पहुंच जाती है। हालांकि सभी सीएनसी मशीनों के लिए कुशल ऑपरेटरों की आवश्यकता होती है, प्रोटोटाइप जटिलता उपकरण पर निर्भर करती है,सामग्रीनतीजतन, कई कंपनियां मशीनिंग को आउटसोर्स करती हैं, जिससे लीड समय और खर्च बढ़ जाते हैं।

विभिन्न प्रोटोटाइप हार्डवेयर विकास के दौरान अलग-अलग उद्देश्यों के लिए कार्य करते हैं। उपयुक्त प्रोटोटाइप उपकरण का चयन सत्यापन उद्देश्यों और विकास चरणों पर निर्भर करता है।

पीओसी प्रोटोटाइप विकास के शुरुआती चरणों में किसी विचार की व्यवहार्यता और बाजार क्षमता का प्रदर्शन करते हैं।इन प्रोटोटाइप में निम्न चरणों में आगे बढ़ने से पहले परिकल्पनाओं को मान्य करने के लिए आवश्यक न्यूनतम कार्यक्षमता होती है.

अनुशंसित उपकरण:मूल मॉडल निर्माण, निर्माण, 3डी प्रिंटिंग

उपस्थिति मॉडल अंतिम उत्पादों का अमूर्त रूप से प्रतिनिधित्व करते हैं लेकिन कार्यात्मक पहलुओं की कमी हो सकती है। वे अंतिम उत्पादों को देखने में मदद करते हैं और उपयोगकर्ता इंटरैक्शन, एर्गोनॉमिक्स, इंटरफेस,और पूर्ण कार्यक्षमता विकास के लिए संसाधनों को प्रतिबद्ध करने से पहले समग्र उपयोगकर्ता अनुभव.

उपस्थिति मॉडल विकास आम तौर पर स्केच, फोम या मिट्टी के मॉडल से सीएडी मॉडलिंग में प्रगति करता है। जैसे-जैसे डिजाइन विकसित होते हैं, प्रोटोटाइपिंग डिजिटल रेंडर और भौतिक मॉडल के बीच बारी-बारी से होती है।डिजाइन को अंतिम रूप देने पर, औद्योगिक डिजाइन टीमें अंतिम उत्पादों के लिए निर्दिष्ट वास्तविक रंगों, सामग्रियों और खत्म (सीएमएफ) का उपयोग करके उपस्थिति मॉडल बनाती हैं।

अनुशंसित उपकरण:मूल मॉडल निर्माण, निर्माण, 3डी प्रिंटिंग

औद्योगिक डिजाइन प्रक्रियाओं के समानांतर, इंजीनियरिंग टीमें यांत्रिक, विद्युत और थर्मल प्रणालियों का परीक्षण, पुनरावृत्ति और परिष्करण करने के लिए प्रोटोटाइप विकसित करती हैं।कार्यात्मक मॉडल अंतिम उत्पादों से विजुअल रूप से भिन्न हो सकते हैं लेकिन विकास और परीक्षण की आवश्यकता वाले मुख्य प्रौद्योगिकियों को शामिल करते हैंमहत्वपूर्ण कार्यक्षमताओं को अक्सर पूर्ण उत्पाद प्रोटोटाइप में एकीकृत करने से पहले अलग-अलग उपप्रणालियों में विकसित और परीक्षण किया जाता है।

अनुशंसित उपकरण:विनिर्माण, थ्रीडी प्रिंटिंग, मशीनिंग

ईपी उन अभिसरण बिंदुओं का प्रतिनिधित्व करते हैं जहां डिजाइन और इंजीनियरिंग प्रोटोटाइप मिलते हैं, आमतौर पर दोनों विषयों से समझौता करने की आवश्यकता होती है।आम तौर पर निर्माता सत्यापन से पहले अंतिम आंतरिक रूप से निर्मित builds, को महंगे औजारों में समय से पहले निवेश किए बिना अंतिम सामग्री, भागों और प्रक्रियाओं का उपयोग करना चाहिए।

उदाहरण के लिए, engineering prototypes with nylon and ABS structural plastic components might use SLS 3D printing for nylon parts and CNC machining for ABS components instead of committing to injection molding toolingकठोर विकास प्रक्रियाएं अंतिम मिनट के परिवर्तनों को कम करती हैं, हालांकि विस्तारित परीक्षण के दौरान त्रुटियां अभी भी सामने आ सकती हैं।अंतिम चरण की समस्याओं को हल करने के लिए लचीलापन बनाए रखने के लिए सर्वोत्तम प्रथाओं में उपकरण और कारखाने के हस्तांतरण में देरी.

अनुशंसित उपकरण:थ्रीडी प्रिंटिंग, मशीनिंग

उत्पाद विकास के दौरान, 3 डी प्रिंटिंग तेजी से उत्पादन करने के लिए एक सरल, लागत प्रभावी विधि प्रदान करता है प्रोटोटाइप का आकलन करने के लिए, आकार, फिट, और कार्य।डिजाइन और इंजीनियरिंग टीमों तेजी से परीक्षण और परिवर्तन लागू कर सकते हैं, बाजार में आने के समय में तेजी ला रही है।