Prospettive dell'ingegneria meccanica, parte 2: velocità, costi e funzionalità

Sep 04, 2023

Adam Smith, ingegnere meccanico senior | 27 agosto 2022

Questo è il secondo articolo di una serie in 6 parti intitolata "Prospettive di ingegneria meccanica per una progettazione di prodotti commerciali efficiente e integrata". Quando pensiamo al design del prodotto, è normale concentrarsi immediatamente sullo sviluppo di ciò che vediamo e sperimentiamo in un prodotto. Mentre la progettazione di UX e UI sono fondamentali per il successo del prodotto, le funzioni di ingegneria meccanica meno visibili possono essere il cavallo di battaglia che guida l’innovazione fino alla commercializzazione di successo. Adam Smith, ingegnere meccanico senior presso Product Creation Studio, vanta decenni di esperienza nella progettazione e pianificazione di decine di prodotti per la commercializzazione. In questa serie, Smith condivide approfondimenti e suggerimenti su come l'ingegneria meccanica supporta la trasformazione delle idee di prodotto in realtà lavorando in sincronia con tutte le discipline durante tutto lo sviluppo.

La realizzazione di prototipi è una parte importante dello sviluppo di un prodotto per la commercializzazione. Sfortunatamente, la pianificazione, i costi e la producibilità possono limitare o addirittura impedire la costruzione anticipata e frequente.

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Aspettare una progettazione più matura prima di utilizzare metodi di produzione può portare a costose iterazioni di progettazione che influiscono sul budget e sulla pianificazione. Combinando la conoscenza dei metodi di produzione rapida disponibili con aggiustamenti creativi di "progettazione per la prototipazione" è possibile costruire prima e più spesso. Con l’avvento di strumenti di produzione interni di qualità superiore, a basso costo e più facili da usare, realizzare il prototipo da soli potrebbe essere il metodo più efficiente.

Questo articolo condivide esempi e suggerimenti per aiutarti a pensare in modo creativo a come realizzare il tuo progetto utilizzando metodi di prototipazione, ottenendo allo stesso tempo le informazioni cruciali necessarie per verificare il tuo progetto per la produzione di produzione.

Suddividere l'assieme in sottoassiemi logici per facilitare la creazione di prototipi può aiutare a superare i limiti di produzione, ottenendo risultati di test più chiari.

Gli strumenti portatili, ad esempio, hanno tipicamente un'interfaccia utente prossimale con effettori terminali distali e un meccanismo di trasmissione nel mezzo. Costruire da soli l’estremità distale utilizzando parti metalliche stampate in 3D in titanio o acciaio inossidabile può consentire l’analisi del meccanismo in giorni anziché in settimane.

La valutazione mirata di ciascun meccanismo discreto può essere più facile da comprendere e iterare, ottimizzando tali sottoassiemi per le rispettive funzioni prima di unirli all'assieme complicato più grande.

La costruzione di modelli su piccola scala di assiemi estremamente grandi come grattacieli e ponti è una pratica diffusa da secoli. Quando si progettano assiemi estremamente piccoli, è possibile realizzare prototipi su larga scala utilizzando materiali che imitano le proprietà delle minuscole parti su scala di produzione.

Piccole parti in acciaio inossidabile e titanio possono essere ingrandite da 10x a 12x e stampate in 3D in plastica PLA o ABS e si comportano in modo molto simile alle parti metalliche di produzione effettive. Ciò consente una progettazione iterativa estremamente rapida, riducendo il numero di iterazioni effettive del prototipo dalla costruzione alla scala.

Anche piccoli aggiustamenti di scala possono essere piuttosto efficaci. La regolazione dei diametri degli alberi e dei tubi nel progetto in base ai materiali standard più vicini prontamente disponibili (McMaster-Carr) consente di assemblare in fase iniziale la prova di concetto del meccanismo senza attendere le estrusioni di produzione. Essere un po' indulgenti sulle specifiche esatte all'inizio può accelerare notevolmente i tempi di realizzazione del prototipo.

Elementi di fissaggio personalizzati in acciaio inossidabile 304 progettati per catturare il tessuto.

È difficile battere la velocità e la flessibilità dei modelli in schiuma rasata a mano per i prototipi dell'interfaccia utente dei dispositivi portatili, ma le parti in plastica stampate in 3D possono essere un'ottima soluzione per una rapida creazione di piccole iterazioni/regolazioni da un modello a quello successivo.

Molti di noi comprendono il valore della stampa 3D e molti di noi conoscono stampanti 3D desktop interne a basso costo e facili da usare (Prusa, Ultimaker, Raize, ecc.) che costruiscono parti in plastica, maschere, e modelli, ma sono disponibili alcune tecnologie aggiuntive per il desktop dell'ingegnere che migliorano la visualizzazione della progettazione e dell'ingegneria e riducono il time-to-market.