Perspectivas da Engenharia Mecânica, Parte 2: Velocidade, Custo e Função

Sep 04, 2023

Adam Smith, Engenheiro Mecânico Sênior | 27 de agosto de 2022

Este é o segundo artigo de uma série de 6 partes intitulada "Perspectivas de Engenharia Mecânica para Projeto de Produto Comercial Eficiente e Integrado". Quando pensamos em design de produto, é comum focarmos imediatamente no desenvolvimento do que vemos e experimentamos em um produto. Embora o design de UX e UI seja crítico para o sucesso do produto, as funções de engenharia mecânica menos visíveis podem ser o carro-chefe que impulsiona a inovação até a comercialização bem-sucedida. Adam Smith, engenheiro mecânico sênior do Product Creation Studio, tem décadas de experiência projetando e planejando dezenas de produtos para comercialização. Nesta série, Smith compartilha percepções e dicas sobre como a engenharia mecânica apóia a transformação de ideias de produtos em realidade, trabalhando em sincronia com todas as disciplinas durante o desenvolvimento.

As construções de protótipos são uma parte importante do desenvolvimento de um produto para comercialização. Infelizmente, cronograma, custo e capacidade de fabricação podem limitar ou mesmo proibir a construção antecipada e a construção frequente.

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Esperar por um projeto mais maduro antes de usar métodos de fabricação de produção pode levar a iterações de projeto dispendiosas, afetando o orçamento e o cronograma. Combinar o conhecimento dos métodos de fabricação rápida disponíveis com ajustes criativos de "design para prototipagem" pode permitir que você construa mais cedo e com mais frequência. Com o advento de ferramentas de fabricação interna de maior qualidade, menor custo e mais fáceis de usar, fazer você mesmo o protótipo pode ser o método mais eficiente.

Este artigo compartilha exemplos e dicas para ajudá-lo a pensar criativamente sobre como fabricar seu projeto usando métodos de protótipo enquanto ainda obtém informações cruciais necessárias para examinar seu projeto para a fabricação de produção.

Dividir sua montagem em submontagens lógicas para facilitar a criação de protótipos pode ajudar a contornar as limitações de fabricação, resultando em resultados de teste mais claros.

As ferramentas portáteis, por exemplo, normalmente têm uma interface de usuário proximal com efetores de extremidade distal e um mecanismo de transmissão intermediário. Construir a extremidade distal por conta própria usando peças de metal impressas em 3D em titânio ou aço inoxidável pode permitir a análise do mecanismo em dias, em vez de semanas.

A avaliação focada de cada mecanismo discreto pode ser mais fácil de entender e iterar, otimizando essas submontagens para suas próprias funções antes de uni-las à montagem complicada maior.

A construção de modelos em pequena escala de montagens extremamente grandes, como arranha-céus e pontes, existe há séculos. Ao projetar montagens extremamente pequenas, você pode fazer protótipos em grande escala usando materiais que imitam as propriedades de suas minúsculas peças em escala de produção.

Pequenas peças de aço inoxidável e titânio podem ser ampliadas de 10x a 12x e impressas em 3D em plástico PLA ou ABS e se comportam de maneira muito parecida com as peças de metal de produção real. Isso permite um design iterativo extremamente rápido, reduzindo o número de iterações reais de protótipos em escala.

Ajustes de escala menores também podem ser bastante eficazes. Ajustar diâmetros de eixo e diâmetros de tubulação em seu projeto para os materiais mais próximos disponíveis (McMaster-Carr) disponíveis no mercado torna possível montar provas de conceitos de mecanismo desde o início, sem esperar pelas extrusões de produção. Ser um pouco indulgente com as especificações exatas desde o início pode acelerar significativamente o tempo de prototipagem.

Fechos de aço inoxidável 304 personalizados projetados para capturar tecido.

É difícil superar a velocidade e a flexibilidade dos modelos de espuma raspada à mão para maquetes de interface de usuário de dispositivos portáteis, mas as peças de plástico impressas em 3D podem ser uma ótima solução para uma construção rápida de pequenas iterações/ajustes de um modelo para outro.

A maioria de nós entende o valor da impressão 3D, e muitos de nós conhecemos impressoras 3D de mesa internas de baixo custo e fáceis de usar (Prusa, Ultimaker, Raize, etc.) e modelos, mas há um punhado de tecnologias adicionais disponíveis para a área de trabalho do engenheiro que melhoram a visualização do projeto e da engenharia e reduzem o tempo de lançamento no mercado.