O que todos devem saber sobre prototipagem de design de produto

A prototipagem do design do produto é uma etapa importante no desenvolvimento de qualquer produto. Existem muitas histórias e estudos que compartilham o valor disso, mas basta dizer que, sem prototipagem, o desenvolvimento do produto seria muito mais demorado, caro e arriscado.

Prototipagem, em sua definição mais formal, é a produção de um produto funcional, construído em materiais o mais próximo possível dos materiais de produção, construído de acordo com as tolerâncias dos desenhos de produção e montado para teste. Chamamos esses protótipos de “Protótipos de verificação de engenharia” porque eles “verificam” nossa engenharia e são usados ​​para testes funcionais completos. Às vezes, eles também podem ser usados ​​no teste de conformidade e envio de certificação para UL, FCC, TUV, CE, CSA e outros. Há uma ressalva aqui sobre certos envios que exigem peças moldadas de produção total, não amostras usinadas nos mesmos materiais, embora pareça ser um problema caso a caso, dependendo do produto e / ou mercado.

A prototipagem, interpretada de forma mais ampla, pode e é usada para validação em muitas etapas do processo de desenvolvimento. Ele pode ser usado como estudos de forma para verificar a ergonomia, construções de teste de subsistema para garantir a função no início do processo ou protótipos de verificação de engenharia para verificar arquivos de engenharia e teste antes do aumento da produção.

A prototipagem descrita acima é, na verdade, apenas a prototipagem de produtos, mas a prototipagem de design de produto também pode se aplicar a aplicativos de software de computador ou aplicativos de sites. Esses produtos digitais costumam ser prototipados para testar as interações do usuário e a aceitação do mercado. O Google desenvolveu um processo chamado “Design Sprints” que é um processo acelerado para estudar e identificar problemas, conceituar e desenvolver soluções, criar protótipos e testá-los em cerca de 5 dias. Obviamente, como começou com aplicativos, a prototipagem pode ser feita muito rapidamente (em horas, não semanas) e os testes podem ser feitos em um telefone, tablet ou desktop a partir desses exemplos de páginas visuais.

O processo de desenvolvimento começa com a prova de que a ideia funciona, leva aos estudos físicos do dispositivo, mecânicos e qualquer outra engenharia ocorre para a produção do dispositivo e os testes, ferramentas e ramp up começam. Compartilharemos como a prototipagem de design de produto se aplica a cada etapa do processo de desenvolvimento à medida que flui do conceito inicial para a produção em massa.

1.Mockups físicos

A prototipagem pode ser necessária para qualquer dispositivo no início do processo para senti-lo no espaço e identificar e lidar com os desafios ergonômicos. Os itens portáteis ou vestíveis são extremamente sensíveis à incorporação física e esses modelos iniciais oferecem avaliações rápidas e destacam problemas que podem ser resolvidos e comprovados através do teste desses modelos fisicamente precisos. Uma vez que fizemos um sistema de teste de glicose tudo-em-um com base nos componentes físicos e no tamanho de nossos clientes, e depois de fazer 5 modelos físicos de estética e estilos diferentes, testando-os em todo o mundo, descobrimos que eles precisavam ser 10% menores para serem de um tamanho aceitável para as expectativas dos mercados. Os modelos foram refeitos em tamanhos menores e “voila” o mercado os considerou aceitáveis. Isso não era muito caro e permitia uma falha rápida e um novo teste.

Outro exemplo do valor dessas maquetes ocorreu ao projetar ferramentas cirúrgicas e varinhas. Certa vez, ao perguntar a um médico em um grupo focal, "o que você mudaria", sua resposta foi "nada, está bem". Mais tarde, quando colocamos maquetes físicas sobre a mesa, ele as pegou e teve muito a compartilhar sobre as coisas boas e ruins das maquetes que mostramos. Aprendemos que uma função de chaveamento direcional era boa, mas parecia um botão que seria pressionado, então a minimizamos para uma superfície plana e atendeu a ambos os objetivos, indicando a direção da ponta da ferramenta, mas não sobrecarregando ou enganando os usuários com sua presença visual . O produto resultante se tornou a melhor vareta cirúrgica artroscópica de seu tempo.

2. Maquetes funcionais de subsistema ou Mulas de teste:

A prototipagem do projeto do produto, em alguns casos, é necessária para provar a funcionalidade do subsistema antecipadamente e reduzir a chance de que, no final do processo, descubramos que algo simplesmente não funciona. Essas construções iniciais de subsistema alimentam o antigo princípio "falham rápido, falham cedo", que argumenta que, se você pode detectar falhas rapidamente, pode tornar o produto mais robusto, reduzindo a chance de gastar todo o cronograma de desenvolvimento apenas para encontrar uma falha em um das presunções iniciais do subsistema.

A prototipagem de design de produto também pode ser necessária para testar diferentes maneiras de fazer algo funcionar. Chamamos isso de “mulas de teste” porque são usadas para fazer muitos testes, muitas vezes de diferentes tamanhos físicos, ângulos, posições, distâncias etc. Fizemos carrinhos médico-cirúrgicos como este dezenas de vezes. Fizemos suportes que mantinham monitores ou controles em uma infinidade de alturas, ângulos e distâncias do paciente. Isso permite o teste em tamanho real desses pontos de interação, pois eles precisam ser otimizados para uso por médicos ou enfermeiras em situações cirúrgicas e frequentemente críticas.

As mulas de teste de função mecânica também podem ser usadas para provar que um conceito funciona mecanicamente, embora talvez não seja visualmente preciso na aparência final. Isso pode ser rápido e barato se você se concentrar apenas nos itens necessários para que funcione. Ou talvez ele tenha várias variáveis, então podemos experimentá-lo em uma infinidade de variações com base nas mesmas partes. Antes tínhamos uma porta que precisava se abrir para acessar os componentes internos para colocar a amostra científica, mas ela não conseguia bater em seu rosto enquanto a levantava. Também precisávamos que ele não tivesse peso, usando molas a gás contrabalançadas e ângulos de articulação / montagem que mudavam o centro de gravidade e oscilação com cada padrão de orifício opcional testado. No final das contas, encontramos os melhores locais para cada um e finalmente funcionou perfeitamente. Era um tanto bruto, feito de compensado e braços de alavanca de metal, mas foi feito em horas, não dias, e os testes ocorreram imediatamente. À medida que avançávamos pelos detalhes finais de engenharia, essa era uma área que não nos preocupava, pois foi comprovada no início.

3. Protótipos de verificação de engenharia

Protótipos de verificação de engenharia são produzidos a partir de materiais de grau de máquina que são o mais próximo possível dos materiais de produção. Os arquivos de engenharia CAD 3D, juntamente com os desenhos de QC que indicam materiais, rascunhos, tolerâncias e precisão de planicidade ou perpendicularidade, são usados ​​para gerar os caminhos de ferramentas para CNC da geometria real, enquanto os desenhos indicam áreas de maior sensibilidade a critérios exclusivos necessários para fazer a peça ou o trabalho de montagem. Isso irá, em última análise, validar que, se fizermos a peça de acordo com nossos arquivos e desenhos, ela funcionará. Se descobrirmos que algo não funciona na construção do protótipo, verificamos as dimensões e se encontrarmos um erro, corrigimos nos desenhos e arquivos CAD e em alguns casos re-protótipo, e em outros as atualizações vão apenas para o lançamento do ferramental .

Os materiais mais próximos do material de produção pretendido nos darão confiança em coisas como resistência, flexão, sensação de estalo, peso, etc. Essas são todas as chances iniciais de encontrar erros ou problemas que serão dolorosos para alterar mais tarde. Se sugerirmos a mistura de ABS / policarbonato, fazemos uma mistura de PC / ABS de grau de máquina do estoque mais espesso que podemos comprar. Se precisarmos que seja mais espesso, podemos unir duas folhas grossas usando um solvente químico que amolecerá o material e criará uma ligação molecular que é quase tão boa como se tivesse sido produzida originalmente dessa espessura.

Isso se aplica a todos os materiais no design do produto, chapas de metal, plástico, adesivos, vinil, rolamentos, efetivamente tudo, incluindo cabos elétricos. Uma das coisas mais difíceis de criar protótipos são as molas personalizadas. Descobrimos que não podemos definir com precisão as forças da mola com ferramentas CAD típicas de Análise de Elementos Finitos (FEA). Portanto, definimos o que pensamos ser a mola correta para entregar as forças que desejamos. Então, quando os prototipamos, fazemos o protótipo daquele que nossa análise diz ser correto e construímos dois exemplos de força mais leves e dois mais pesados ​​e, por meio de testes, encontramos aquele que se correlaciona exatamente com nossos objetivos de força. É um pouco mais caro construir 5 em vez de 1, mas muito mais barato fazer todos de uma vez, em vez de em série, um de cada vez.

No final das contas, a prototipagem do design do produto também é uma forma de ver as reações do mercado. Se você fizer uma dúzia ou mais, a equipe de marketing pode usá-los para testar o mercado do produto com clientes reais. Isso é feito antes do início da produção, para que qualquer lição aprendida possa ser implementada no produto antes do início da produção. Isso salva as atualizações de estágio final que afetam o ferramental ou outros itens de aceleração da produção, como acessórios de fixação ou métodos de teste. Qualquer atualização que possa ocorrer antes do lançamento de produção pode economizar muito tempo e dinheiro. Depois que as coisas estão em produção, uma mudança pode desencadear mudanças no ferramental (muito caro), mudanças na montagem (novo treinamento), às vezes até exigir um novo teste e / ou reenvio às agências de certificação (como um componente elétrico ou um material mudança).

A prototipagem do projeto do produto é o melhor método para verificar suposições, provar a aceitação do cliente, garantir a função ou métodos de montagem ou fabricação, obter certificação antecipada se permitido, testar mercados e usuários. É a ferramenta mais econômica, de menor impacto e que economiza tempo disponível no desenvolvimento de produtos. Por favor, faça isso rápido e frequentemente!

Se você estiver em Menlo Park e precisar de ajuda com a prototipagem, pare ou entre em contato conosco.