Τι είναι το Rapid Prototyping;

Το Rapid Prototyping είναι η μέθοδος της γρήγορης κατασκευής ενός πρωτοτύπου, σε κλίμακα ή σε φυσικό μέγεθος, πολλές φορές από άλλα υλικά από αυτό του τελικού αντικειμένου, για δοκιμαστικούς σκοπούς, ως ενδιάμεσο βήμα στην ανάπτυξη ενός νέου προϊόντος.

Συνήθως το Rapid Prototyping γίνεται με τη χρήση λογισμικού 3D ή 2D CAD για το σχεδιασμό του αντικειμένου και στη συνέχεια με 3D Printing. Πολλές φορές ο όρος λανθασμένα ταυτίζεται με το Additive Manufacturing, ή αλλιώς 3D Printing, καθώς η πρωτοτυποποίηση ήταν αρχικά η κυριότερη εφαρμογή του, όμως πια το 3D Printing έχει αναπτυχθεί ως τεχνολογία και έχει βρει πλείστες άλλες εφαρμογές.

Αν και υπάρχουν και άλλες μέθοδοι κατασκευής του πρωτοτύπου, για παράδειγμα η κατασκευή σε CNC ή η έγχυση σε καλούπι, το 3D Printing πραγματικά «λύνει τα χέρια» του σχεδιαστή, ειδικά στα πρώτα στάδια ανάπτυξης του προϊόντος, καθώς είναι ταχύτερο και έχει συγκριτικά χαμηλό κόστος.

Ποια είναι τα οφέλη;

Το Rapid Prototyping εφαρμόζεται σε τομείς όπως η αεροναυπηγική, η αυτoκινητοβιομηχανία, η βιομηχανία κατασκευών, η ιατρική και πολλοί άλλοι, γιατί προσφέρει πολλά και σημαντικά οφέλη, σε σχέση με την παραδοσιακή πρωτοτυποποίηση με κατεργασία ή έγχυση ή με κατασκευή πρωτοτύπων στο χέρι. Μερικά από αυτά τα οφέλη είναι:

• Ταχύτητα: το πρωτότυπο είναι έτοιμο συνήθως σε μερικές ώρες, χωρίς πολλά βήματα στην κατασκευή, πχ κατασκευή αρνητικού, καλουπιού και στη συνέχεια έγχυση και κατεργασία.
• Οικονομία: Το 3D printing δεν μπορεί να ανταγωνιστεί τις μεθόδους μαζικής παραγωγής σε τιμές, αλλά σίγουρα είναι πολύ οικονομικό για την κατασκευή μεμονωμένων αντικειμένων.
• Οικονομία και στα υλικά, ειδικά με τη χρήση πλαστικού για το πρωτότυπο.
• Οπτικοποίηση και αντίληψη με την αφή: Ο σχεδιαστής μπορεί να δει πώς θα μοιάζει το τελικό αντικείμενο, αν και συνήθως χωρίς το τελικό φινίρισμα, και επιπλέον, να το επιδείξει στον πελάτη ή στους συνεργάτες του με τρόπο που θα το αντιληφθούν με τις αισθήσεις τους και όχι θεωρητικά.
• Πιστότητα στο 3D CAD σχέδιο: Ακόμα κι αν κατασκευαστεί ένα πρωτότυπο σε κλίμακα, μπορούμε να είμαστε σίγουροι ότι αντικατοπτρίζει αυτό που σχεδιάστηκε και όχι περίπου αυτό. Επομένως, θα έχουμε και αναπαράξιμα αποτελέσματα, αν χρειαστούν πολλά πρωτότυπα ή πολλές εκδοχές τους με μικροαλλαγές.
• Δημιουργία διαφορετικών εκδοχών του πρωτοτύπου, εύκολα και οικονομικά.
• Δοκιμές από τα πρώτα στάδια του R&D: Μπορούμε να έχουμε ένα απτό αντικείμενο ακόμα και από τα αρχικά στάδια ανάπτυξης του προϊόντος
• Κατασκευή των στοιχείων (features) του αντικειμένου, ακόμα και των εσωτερικών, για δοκιμές επί τόπου, ή και σε χρήση (αν το επιτρέπει η φύση του αντικειμένου).
• Ο σχεδιαστής μπορεί εύκολα να εντοπίσει τα σχεδιαστικά προβλήματα και να τα διορθώσει, βελτιώνοντας την ποιότητα του τελικού προϊόντος και συντομεύοντας τη διαδικασία.
• Απλότητα στην παραγωγή του πρωτοτύπου, ακόμα και από τον ίδιο το σχεδιαστή, χωρίς να απαιτούνται πολλά βήματα και εργαλεία ή εξειδικευμένες τεχνικές.

Υπάρχουν περιορισμοί στο Rapid Prototyping;

Η επιλογή της κάθε τεχνικής έχει να κάνει πάντοτε με τον τελικό στόχο, εκτός από τα περιθώρια χρόνου και προϋπολογισμού που είναι λίγο ή πολύ δεδομένα.

Όπως κάθε μέθοδος που επιλέγουμε να ακολουθήσουμε, το Rapid Prototyping έχει περιορισμούς που μπορεί να το κάνουν ασύμβατο με το συγκεκριμένο σκοπό που έχουμε:

Το τελικό μέγεθος και φινίρισμα που θα έχει το προϊόν ίσως να μην μπορεί να δημιουργηθεί σε ένα πρωτότυπο. Αυτό ενδιαφέρει κυρίως αν ο πελάτης ή συνεργάτης στον οποίο θα γίνει επίδειξη του πρωτοτύπου δεν μπορεί να σχηματίσει εικόνα του πώς θα είναι το τελικό προϊόν. Αν αυτό είναι κάτι που ενδιαφέρει ιδιαίτερα τους σχεδιαστές, για λόγους αισθητικής, δοκιμής ή χρηστικότητας, θα πρέπει κάποια από τα πρωτότυπα να κατασκευαστούν με άλλες μεθόδους, ή να ακολουθήσει κάποια επεξεργασία του μοντέλου για να πλησιάσει περισσότερο το τελικό αντικείμενο.

Μερικά στοιχεία ίσως να μην μπορέσουν να αποτυπωθούν ώστε να φτιαχτεί ένα πραγματικά λειτουργικό μοντέλο. Παρότι το Rapid Prototyping είναι κατάλληλο και για συναρμολογήματα, για πολύ περίπλοκα πρωτότυπα ίσως να υπάρχουν καταλληλότερες μέθοδοι από το 3D printing, ή συνδυασμός τεχνικών.

Ποιο είναι το μέλλον του Rapid Prototyping;

               Η κατεύθυνση της αγοράς τα τελευταία χρόνια επιτάσσει τη γρήγορη ανάπτυξη νέων προϊόντων προς κατανάλωση, και αυτό πια δεν περιορίζεται στα προϊόντα τεχνολογίας. Η πρωτοτυποποίση επομένως, πρέπει να είναι ταχεία και οικονομική, για να μειώνει και τα κόστη σχεδιασμού των προϊόντων, κρατώντας όμως σε υψηλά επίπεδα την ποιότητα.

Επιπλέον, η ανάπτυξη και η εξάπλωση του Industry 4.0 την επόμενη δεκαετία δημιουργεί την ανάγκη για ευελιξία και προσαρμογή των ίδιων των μονάδων και της διαδικασίας παραγωγής σε νέα δεδομένα αυτοματοποιημένης λειτουργίας. Επομένως, απαιτείται η ταχεία ανάπτυξη μηχανημάτων και εξαρτημάτων, που να συνεργάζονται με τις αυτοματοποιημένες μεθόδους παραγωγής.

               Καθώς η τεχνολογία του 3D Printing γίνεται ολοένα και πιο προσβάσιμη και οικονομική, αγγίζει και τις μικρότερες επιχειρήσεις, βελτιώνοντας τα προϊόντα τους και δημιουργώντας περισσότερες ευκαιρίες για ανάπτυξη και επενδύσεις.

               Επιπλέον, η βελτίωση της απόδοσης των εκτυπωτών μετάλλου, δίνει νέες δυνατότητες πρωτοτοτυποποίησης. Τα πρωτότυπα από μέταλλο γίνονται πιο οικονομικά και πιο εύκολα στην κατασκευή, ανοίγοντας νέους δρόμους σε κλάδους όπου η τεχνική αυτή έχει σημαντικά οφέλη.

               Συνολικά, θα μπορούσαμε να πούμε ότι το Rapid Prototyping όχι μόνο συνεχίζει να είναι θεμελιώδες εργαλείο για την ανάπτυξη προϊόντων για τις μεγάλες επιχειρήσεις, αλλά σταδιακά αφορά όλο και περισσότερους μεσαίους και μικρούς κατασκευαστές και σχεδιαστές, ενώ με τη συνεχή ανάπτυξη του 3D Printing γνωρίζει ολοένα και περισσότερες εφαρμογές.