物理原型的3个方面

任何产品的开发都始于产品的设计。然后将概念设计转换为物理原型。物理样机的开发是新产品或新技术开发的重要步骤。它通常由系统分析人员对设计进行评估和测试。

物理原型可以是任何东西，从简单的手工模型到完全可操作的模型，代表概念设计如何与现实世界条件相对应。如今，通过引入各种快速成型技术，可以轻松制造物理原型，这些技术既省时又具有成本效益，可以在更短的时间内制作出大量有效的物理原型，由于更好的美学和精加工而吸引了很多客户。一个物理原型。

物理原型的类型

1。工作原型

工作原型是开发的物理原型，例如它代表了概念设计的所有特征。一个工作原型也是功能性的，并且将对应于现实世界的条件。

2。视觉原型

视觉原型是一种物理原型，仅用于描述概念设计的外观、尺寸和形状。视觉原型并非旨在描述概念设计的功能。

3。功能原型

功能原型与工作原型相似，只是功能原型的开发规模和技术可能与原始产品不同。

4。用户体验原型

它是一种开发的物理原型，可以提供有关正在开发的产品的足够信息，供研究人员用于进一步的研究目的。
快速原型：物理原型开发

原型开发通常是通过制造商采用快速原型技术来完成的。这些快速原型制作技术具有成本效益且节省时间。此外，通过这些技术生产的原型是有效的，并且由于它们的美学而具有吸引力。这些快速成型技术正在行业中留下印记，是一场革命。产品的制造通常采用3D打印机或其他增材层制造技术，利用CAD模型数据。

3D打印是当今常见的快速成型技术，在计算机的作用下，利用CAD模型中的数据将材料固化，形成物理原型。 3D 打印机在国内和工业客户中越来越受欢迎，因为与其他制造技术相比，3D 打印所使用的材料很容易获得且更便宜。

现代建模软件也有助于快速原型制作。该软件以 AMF 格式而不是 STL 格式保存 CAD 模型，与 STL 格式相比，产生的错误更少。该软件的界面也很人性化，方便用户对其进行设计。

制造商还使用 CNC 机器将概念模型转换为物理原型。它是一种数控机床，使用 G 代码和 M 代码进行切割、钻孔、镗孔和其他制造操作。使用 CAM 软件将 CAD 模型转换为制造指令。将指令转换为 G 代码和 M 代码使机器能够生产出高精度的物理原型。现在使用的现代数控机床是 5 轴的，这使工具能够同时沿着 5 个不同的轴移动，从而使机器能够生产出高效和精确的零件

3D 打印机和 CNC 之间的区别在于用于制造的材料。 CNC 通常用于金属原型，而 3D 打印机通常利用 ABS、PLA 和软 PLA 来开发物理原型。此外，与 CNC、车床或精密磨床相比，典型的 3D 打印机占用的空间要少得多，这使其成为制造商非常合适的选择。但一般来说，快速成型技术的选择通常取决于物理原型材料的选择。目前正在使用的其他快速原型制作技术是

*形状沉积制造（SDM）（和模具SDM）

*固体地面固化（SGC）

*选择性激光烧结（SLS）

*选择性激光熔化（SLM）

*立体光刻 (SLA)

*弹道粒子制造（BPM）

*定向光制造 (DLF)

*直接壳生产铸造（DSPC）

*熔融沉积建模（FDM）

*层压物体制造（LOM）

*层压树脂印刷（LRP）

物理原型的重要性

在产品开发之前，物理原型的开发是必要的。原型有助于确定未来要开发的产品的许多因素，如下所述

1。生产成本的确定及问题

通过在实际生产开始之前开发物理原型，制造商可以了解制造过程中可能出现的任何困难。因此可以编辑或删除任何制造操作。这使得生产成本最小化。并使制造商能够选择成本最低的产品开发的最佳方法，并生产出无差错和准确的产品。

2。产品评价与测试

概念设计可能与实际产品不同，这会给制造商带来许多问题。这可以通过首先通过任何快速原型技术创建物理原型来解决，以便可以在实际条件下测试概念设计。这使制造商能够审查所有零件，并且可以相应地对设计进行修改。此外，每个部件都可以在实际条件下进行评估和测试，这使得制造商可以轻松查看产品制造后可能出现的任何困难。

3。产品销售

与单纯的设计相比，物理原型将吸引更多客户。与设计相比，原型可以更好地向客户解释产品。客户将通过功能原型了解产品的隐藏特性。此外，由于采用快速原型技术，物理原型的美观性很容易吸引更多的客户。因此，在产品生产之前就可以预测产品的销量。

4。专利

一种新的设计或产品很容易获得专利。有了物理原型，很容易看出设计的哪些特征可以申请专利，哪些部分需要编辑才能获得专利。如果与已获得专利的产品有任何相似之处，这可以保护制造商免受任何可能对他们提起的诉讼。此外，用物理原型而不是概念设计向专利代理人描述关键特征要容易得多，这样才能申请专利。

原型和实际产品之间的差异

尽管工程师和开发人员尽最大努力将原型与实际产品之间的差异最小化。但总的来说，原型可能会在使用的材料、加工工艺、外观等方面与实际产品有所不同。

用于最终产品的材料昂贵且难以制造，因此原型通常由易于制造但性能与最终产品相同的材料制成。在某些情况下，用于最终产品的材料不可用，因此原型由相同的材料制成。与原型相比，材料的差异可能会改变最终产品的外观和精加工。

最终产品通常要大量生产，因此制造过程可能会有所不同，其中最终产品通常是通过一些具有成本效益且省时的大规模生产方法开发的。这种制造工艺不能经常用于原型，因为材料通常不一样。此外，最终产品的制造过程可能很复杂，因此通常使用一些简单的技术来生产原型。这也可能导致最终产品和原型的外观不同。

原型和最终产品的质量检测技术也可能不同。应该在市场上销售的最终产品经过各种质量检验测试。而由于材料和制造技术的差异，物理原型的检查方式与最终产品的检查方式不同。

结论

很明显，物理原型的开发是当今工业界的一个必要过程，以便在进入制造阶段之前对设计进行评估和测试。此外，物理样机可以预测制造成本和过程中可能出现的任何困难，以便制造商选择最佳的成本效益方法。

与概念设计相比，物理原型也能吸引更多客户。并且随着软件和快速原型技术的发展，在更短的时间内以更高的精度生产原型并不困难。它可能与实际产品略有不同，但在现代工业产品的销售中是有效的。