TẠO MẪU SẢN PHẨM & CÔNG NGHỆ IN 3D
TẠO MẪU SẢN PHẨM
Trong chương này, chúng ta sẽ xem xét các vấn đề liên quan đến tạo mẫu sản phẩm và công nghệ, thiết bị tạo mẫu đặc biệt là công nghệ và máy in 3D.
Tạo mẫu sản phẩm là gì?
Tạo mẫu sản phẩm (Prototying) là thao tác nhằm mục đích tạo ra mẫu xấp xỉ của sản phẩm, mơ tả sản phẩm một cách tồn diện hoặc ở một vài khía cạnh nhất định nhằm mục đích quan sát thử nghiệm, kiểm tra, xác nhân về một hoặc nhiều thử nghiệm va chạm, mơ hình CAE của các kết cấu để kiểm tra bền.
Hình 11.1. Xe mẫu để thử va chạm
Hình 11.2. Mẫu mơ tả một loại xe của Toyota
Nguồn: JoshSwiteringa/Flickr
Tạo mẫu sản phẩm khi nào?
Thao tác Tạo mẫu sản phẩm có mặt ở rất nhiều cơng đoạn trong quá trình thiết kế và phát triển sản phẩm. Các công đoạn dùng đến Tạo mẫu bao gồm:
Phát triển concept
Thiết kế hệ thống
Thiết kế chi tiết
Thử nghiệm và tinh chỉnh
Sản xuất thử
Ở một số dự án và một số công ty, ngay cả khi lên ý tưởng sản phẩm, các nhóm thiết kế cũng tạo mẫu sản phẩm để trực quan hóa nhắm minh họa tính năng, cơ chế hoạt động và hình dáng sản phẩm. Một sơ cơng ty, ví dụ như IDEO, đặc biệt đề cao vai trò của việc tạo mẫu vì họ đi theo triết lý “làm đề tư duy” (design to think) và “thất bại thường xuyên để thành công sớm” (Fail often succeed sooner), những triêt lý mà nhà thiết kế luôn dựa trên mẫu sản phẩm để đưa ra đánh giá và quyết định các bước tiếp theo.
Những sản phẩm có độ phức tạp cao thường được làm prototype muộn hơn so với các sản phẩm đơn giản.
Hình 11.3. Những sản phẩm đơn giản có thể làm prototype từ rất sớm trong quá trình phát triển.
Nguồn Wikipedia
Phân loại mẫu sản phẩm
Có nhiều cách phân loại mẫu sản phẩm. Nếu phân loại theo dạng thức tồn tại thì mẫu sản phẩm có thể chia thành 2 dạng sau: mẫu vật lý và mẫu phân tích. Nếu phân loại theo mức độ hồn thiện, có thể phân loại mẫu sản phẩm thành: mẫu toàn diện và mẫu tập trung.
Mẫu vật lý (physical prototype)
Mẫu vật lý là mẫu được làm ra có hình hài cụ thể, bằng các vật liệu có thể cầm, nắm, sờ được, mẫu vật lý thường được dùng để mơ tả tính năng sản phẩm, hình dáng sản phẩm, cơ chế hoạt động, mang đến cảm nhận chân thực cho người xem. Nhược điểm của mẫu vật lý là nếu sản phẩm phức tạp, việc tạo mẫu sẽ mất thời gian và đắt tiền.
Hình 11.4. Mẫu sản phẩm của dự án LED [xem tập 1], minh họa mô đun sạc điện của bộ đèn LED.
Nguồn: Báo cáo dự án LED của RIT Mẫu phân tích (analytical prototype)
Mẫu phân tích là các mơ hình sản phẩm ở dạng phi vật lý, thường là các chương trình mơ phỏng máy tính, các phương trình tốn lý mơ tả hệ thống hoặc các mơ hình 3D trên phần mềm CAD. Mẫu phân tích thường được dung để mô tả đặc tính của sản phẩm trong các điều kiện làm việc khác nhau. Ưu điểm của mẫu phân tích là có thể dựng mẫu nhanh, dễ sửa chữa mẫu và tiết kiệm kính phí (trừ trường hợp phần mềm mô phỏng mẫu quá đắt). Nhược điểm của mẫu phân tích là tính trực quan kém, khơng tác động mạnh về mặt giác quan như mẫu vật lý, khó cảm nhận được bề mặt, khối lượng, các chỉ tiêu ergonomics...
Hình 11.5. Mẫu phân tích dưới dạng mơ hình 3D trên phần mềm CAD.
Nguồn: Sauvignet/Wikimedia Commons. Mẫu toàn diện (comprehensive prototype)
Mẫu tồn diện là mẫy mang đầy đủ hình sáng, tính năng của sản phẩm. Các mẫu này thường được dùng khí cần đưa mẫu cho khách hàng xem thủ để kiểm tra lỗi lần cuối trước khi chốt lại thiết kế cuối cùng của sản phẩm. Tương tự như mẫu vật lý đã nêu, tạo mẫu toàn diện mất nhiều thời gian và tốn kém (với sản phẩm phức tạp). Do đó, mẫu tồn diện thường được tạo ở giai đoạn cuối cùng của quá trình thiết kế và phát triển sản phẩm.
Hình 11.6. Mẫu tồn diện mơ tả sản phẩm xe tăng M3A1 (1942)
Nguồn: Wikimedia commons.
Mẫu tập trung là mẫu chỉ phản ánh một hoặc một vài phần hình dáng, tính năng của sản phẩm, được làm ra để thử nghiệm một vài tiêu chí thiết kế nhất định. Ví dụ: mẫu làm bằng bọt, bìa carton, để xem hình dáng sản phẩm, các bảng mạch mô phỏng mạch của sản phẩm để thử nghiệm các tính năng về điện, điện tử. Việc tập trung vào một mô tả một hoặc một vài khía cạnh của sản phẩm giúp tiết kiệm chi phí và cho kết quả chính xác hơn (ở phạm vi hẹp hơn).
Nguồn: Paul Rako/Wikimedia Commons.
Mục đích của việc tạo mẫu sản phẩm Mục đích của việc tạo mẫu sản phẩm là để:
Tìm hiểu, nhằm trả lời các câu hỏi về hiệu năng, độ khả dụng của sản phẩm.
Truyền đạt, nhằm demo sản phẩm để lấy ý kiến.
Tích hợp, nhằm kết hợp các hệ thống con vào hệ thống lớn.
Tạo mốc phát triển nằm trong lịch trình của nhóm thiết kế.
Mỗi loại mẫu thích hợp với một mục đích khác nhau như nêu trên bảng 11.1.
Mẫu Tìm hiểu Truyền đạt Tích hợp Tạo mốc
Tập trung và
phân tích Dùng Khơng dùng Khơng dùng Không dùng
Tập trung và Vật lý Dùng Dùng Không dùng Khơng dùng Tồn diện và Vật lý Dùng Dùng Dùng Dùng Toàn diện và Phân tích Dùng Ít dùng Ít dùng Khơng dùng
Bảng 11.1. Phạm vi ứng dụng của các loại mẫu khác nhau.
Nguồn: Từ mơ hình của Ulrich và Eppinger, có mở rộng.
Một số quy tắc khi tạo mẫu sản phẩm
Có một số quy tắc cần thiết khi tiến hành tạo mẫu sản phẩm. Cụ thể như sau:
Mẫu phân tích linh hoạt hơn mẫu vật lý: các tham số của mẫu phẩn tích có thể dễ dàng điều chình để có thiết kế mới trong khi mẫu vật lý hầu như không thể sửa đổi sau khi đã hoàn thành.
Mẫu vật lý có thể giúp phát hiện các hiện tượng bất thường: chỉ khi có mẫu vật lý, các tương tác khơng dự đốn được (như trong mẫu phân tích) mới xuất hiện và được sữa chữa.Vì lý do đó, người ta ln cố gắng dùng mẫu vật lý.
Chiến lược tạo mẫu sản phẩm
Dùng mẫu để giảm rủi ro và những yếu tố không chắc chắn
Làm mẫu khi đã có mục đích rõ ràng
Cân nhắc làm nhiều loại mẫu
Chọn thời gian thích hợp cho các giai đoạn tạo mẫu. Ban đầu, khi cần định giá concept thì có thể tạo nhiều mẫu. Sau này, khi thử nghiệm thì làm ít mẫu nhưng toàn diện để thử nghiệm khả năng hoạt động như hệ tích hợp
Bố trí các khoảng thời gian để xem xét sau mỗi giai đoạn tạo mẫu. Các bước tạo mẫu sản phẩm
Bước 1: Xác định mục đích-Tìm hiểu, truyền đạt, tích hợp hay làm mốc phát triển?
Bước 2: Xác lập mẫu cần tạo-Mẫu vật lý hay phân tích, mẫu tồn diện hay tập trung?
Bước 3: Vạch kế hoạch thử nghiệm-Dùng phương pháp nào để đánh giá mẫu?
Bước 4: Tạo lịch trình-làm mẫu hết bao lâu?
Mẹo thực hành khi tạo mẫu: người ta thường dùng hai hay nhiều mẫu tập trung để mơ tả các khía cạnh khác nhau của sản phẩm. Ví dụ 1 mẫu là để xem hình dáng, mẫu khác để xem cách hoạt động...Làm như vậy để có thể tiết kiệm chi phí tạo mẫu cũng như phát huy tối đá ưu điểm của các loại mẫu.