Rapid Prototyping - ein Hilfsmittel für die Entwicklung von Hardware-Produkten

Es gibt keine Software ohne Hardware

Um es kurz zu machen: Hardware bezieht sich auf Elemente, die zusammen ein physisches System bilden. Hardware ist also nicht unbedingt ein Computer. Für mich ist Hardware etwas Greifbares.

Heutzutage scheinen Hardware-Technologien aus der Reihe zu tanzen. Jeder möchte Chatbots, Blockchain-Anwendungen, Machine-Learning-Algorithmen, Android-Apps und so weiter entwickeln - das übliche Zeitalter der Digitalisierung und diese Art von Dingen. Aber als Hardware-Ingenieur sehe ich nicht ein, warum wir die Hardware in dem ganzen Aufbau vergessen sollten. Softwaresysteme benötigen Hardware, um zu funktionieren. Ein autonomer Roboter, der herumfahren und mit Menschen interagieren kann, braucht zum Beispiel nicht nur Karten, Lokalisierungs- und Spracherkennungsfunktionen, sondern auch eine Batterie, Motoren, Sensoren usw. Es gibt keine Software ohne Hardware. Es gibt jedoch viele Unterschiede zwischen Hardware- und Softwareentwicklung, und einer davon ist der Zeit- und Geldaufwand, den Sie betreiben müssen, um Ihre Idee zur Produktreife zu bringen. Hier kommen Rapid Prototyping und Hardware-Produktentwicklung zusammen. Sehen wir uns also an, wie Rapid Prototyping bei der Entwicklung von Hardware-Prototypen hilft.

Rapid Prototyping ermöglicht die Entwicklung von Hardware-Produkten

In der Hardware-Produktentwicklung ist das Prototyping eine wichtige Phase, um deine Idee mit Kunden zu validieren, Finanzmittel von VCs zu erhalten, Ihre Produktmerkmale zu verbessern usw. In der Anfangsphase eines Projekts müssen verschiedene Ideen geprüft und viele Iterationen durchgeführt werden. Es wäre weder zeit- noch kosteneffizient, sie so zu entwickeln, wie man es bei der Herstellung des Endprodukts tun würde (siehe qualitative Grafik unten).

Das Gleiche gilt für die Konstruktion Ihres Prototyps zur Ideenvalidierung bei Kunden, zur Präsentation bei potenziellen Investoren usw. Hardware-Rapid-Prototyping senkt die Kosten und verkürzt den Zeitaufwand für das Gesamtprojekt. Das heißt, wir wollen jetzt in das Rapid Prototyping eintauchen.

Wichtige Punkte beim Hardware Rapid Prototyping

Bei Motius sind wir von Rapid Prototyping begeistert. Es ist der perfekte Einstiegspunkt für die Produktentwicklung. Wir lieben es, Dinge zu tun, und beim Rapid Prototyping geht es darum, Dinge zu tun.

Ausgehend von unseren Erfahrungen möchten wir dir einige der wertvollsten Vorteile dieser Methode vorstellen. Grundsätzlich gibt es einige wichtige Punkte, die deine Fähigkeiten beim Rapid Prototyping von Hardware verbessern werden.

Kennen Sie die verschiedenen Werkzeuge und Technologien. Es gibt viele Werkzeuge für das Rapid Prototyping. 3D-Druck, Laserschneiden und CNC-Bearbeitung; Breakout-Boards, Arduino und Breadboards; Autodesk Fusion 360, KiCAD und PSpice; Lötkolben, Hammer, Stift und Papier. Wenn Sie einen guten Überblick über all diese Bereiche haben, wird Ihr Leben bei der Entwicklung von Hardwareprodukten viel einfacher. Denn Hardware ist ein multidisziplinäres Gebiet. In letzter Zeit haben 3D-Drucker große Aufmerksamkeit erregt. Es ist kein Geheimnis mehr, dass der 3D-Druck in der Kleinserienfertigung Kosten, Zeit und Aufwand gegenüber der konventionellen Fertigung senkt. Bei Motius werden täglich Prototypen in 3D gedruckt, die, sobald das Produkt in eine Großserienproduktion überführt wird, wahrscheinlich unter anderem im Spritzguss- oder Druckgussverfahren hergestellt werden. Dieser 3D-Druckprozess, vom Entwurf bis zur Realisierung, dauert nur wenige Stunden und kostet wenig. Bei einer konventionellen Herstellung würden die Teile mindestens drei Wochen brauchen und die Kosten wären zu hoch. Das Gleiche gilt für jeden anderen Bereich oder jede Komponente im Rapid-Prototyping-Prozess. Der Schlüssel liegt in der Kombination dieser Werkzeuge und Techniken. Wir haben einmal eine intelligente, eigenständige Krücke gebaut, die FDM- und SLS-3D-Druck, CNC-gefräste Teile, ein Arduino-Board (Pro Mini) und einige Breakout-Boards vereint. Durch Rapid Prototyping konnten wir das Projekt von der Konzeptionsphase bis zum Prototyp in weniger als vier Monaten abschließen.

Arbeiten Sie mit externen Lieferanten und Herstellern zusammen. Um beim Prototyping kosteneffizient zu sein, können Sie wahrscheinlich nicht alle Werkzeuge im Haus haben (z. B. 3D-Druck von Metall, Leiterplattenherstellung usw.). Manchmal müssen Sie externe Anbieter finden, wie Materialise für die additive Fertigung oder PCBWay für die Leiterplattenherstellung. Wenn Sie in der Lage sind, schnelle und zuverlässige Lieferanten zu finden, wird dies Ihre Rapid-Prototyping-Fähigkeiten umfassend ergänzen. Dank unserer einzigartigen Unternehmensstruktur ist Motius sehr gut mit seinen F&E-Partnern vernetzt. Vor allem haben wir eine enge Beziehung zum Munich Makerspace. Dadurch haben wir Zugang zu allen möglichen Werkzeugen und Maschinen, die wir sonst nicht nutzen könnten. Das ermöglicht uns auch, schnell Prototypen zu entwickeln. Je nach Prototyp können wir ihn normalerweise innerhalb von Stunden fertigstellen. All das ist für unseren täglichen Betrieb von entscheidender Bedeutung.

Iterieren Sie schnell oder gehen Sie nach Hause. Bei der Hardware-Produktentwicklung geht es um Iteration. Je schneller Sie sind, desto wettbewerbsfähiger sind Sie. Dabei geht es nicht nur um Fachwissen und Ressourcen; Geschwindigkeit ist ein Schlüsselfaktor für den Gesamterfolg des Produktentwicklungsprozesses. Das ist der Hauptgrund, warum Innovation für große Unternehmen so mühsam ist. Vor einigen Monaten haben wir bei Motius an einem Prototyping-Projekt für ein großes Luft- und Raumfahrtunternehmen gearbeitet. Es ging um die Automatisierung der Flugzeugwartung, und das Projekt dauerte etwa vier Monate. Einmal bestellten wir einige 3D-gedruckte Teile über das interne Beschaffungsverfahren unseres Kunden, und raten Sie mal, wie lange es dauerte, bis die Teile auf dem Hauptgelände des Kunden eintrafen und tatsächlich geliefert wurden - EINE WOCHE! Das sind die Strukturen, die einen daran hindern, schnell Prototypen zu entwickeln. Eine Mentalität, die über den Tellerrand hinausschaut. Für mich ist dies der wichtigste Schlüssel zum Rapid Prototyping in der Hardware-Produktentwicklung - es geht um die Mentalität. Vor allem in den frühen Phasen eines Produktentwicklungsprojekts, wenn viele verschiedene Optionen untersucht werden sollten, ist das Denken außerhalb der Box am wertvollsten. Da der Zeitdruck bei der Entwicklung eines Produkts heutzutage immer größer wird, sollten wir uns nicht scheuen, nach neuen, verrückten Ideen zu suchen. Dies ist etwas absolut Entscheidendes für jeden Prototyping-Prozess. Bei Motius fördern wir diese Mentalität durch unsere Unternehmenskultur selbst. Indem wir engagierte, neugierige und aufgeschlossene Menschen mit den unterschiedlichsten Hintergründen zusammenbringen, bleiben wir kreativ und unkonventionell. Wir können mit Sicherheit sagen, dass dies die Grundlage unserer Arbeit ist. Dies sind die wichtigsten Punkte des Hardware Rapid Prototyping. Aber es gibt noch ein paar andere Dinge, die Sie beachten sollten.

Sollte ich bei der Entwicklung von Hardwareprodukten immer Rapid Prototyping bevorzugen ?

So sehr wir Rapid Prototyping auch mögen, müssen wir doch zugeben, dass es nicht für alle Fälle geeignet ist. Im Allgemeinen hängt die Wahl der richtigen Methode immer von der Art des Produkts ab, das du bauen willst. Es gibt einige Punkte, die du klären solltest, bevor du dich für eine Methode entscheidest. Dazu gehören die erforderlichen Materialien, der Grad der Genauigkeit, die Genauigkeit, der Testbenutzer, usw. So würdest du beispielsweise ein bestimmtes mechanisches Teil nicht im FDM-3D-Druckverfahren herstellen, wenn du sehr enge Toleranzen benötigst, damit der Prototyp funktioniert. Das Gleiche gilt, wenn du einen originalgetreuen Prototyp baust, der im nächsten Schritt für die Massenproduktion vorbereitet werden soll. Möglicherweise benötigst du spezielle Werkzeuge, die beim schnellen Prototypenbau nicht verfügbar sind. Jetzt hast du alle Informationen erhalten, die du brauchest, um mit dem Hardware Rapid Prototyping zu beginnen. Jetzt ist es an der Zeit, die Dinge abzuschließen.

Abschließende Überlegungen zum Hardware Rapid Prototyping

Alles in allem hat das Hardware Rapid Prototyping das Potenzial, dein Produkt auf die nächste Stufe zu heben. Du müsstest also sicherstellen, dass du selbst über die entsprechenden Werkzeuge verfügst oder mit zuverlässigen R&D-Unternehmen zusammenarbeiten könntest. Andernfalls bist du einen Schritt hinter deiner Konkurrenz zurück, weil du keinen Zugang zu modernster Technologie hast. Stelle einfach sicher, dass Hardware Rapid Prototyping die richtige Methode für dein Produkt ist. Dann fange an und entwickle weiter, bis du das bekommst, was du brauchst. Wenn du mehr über Hardware Rapid Prototyping erfahren möchtest, lese unser Cheat Sheet! Der Hardware-Rapid-Prototyping-Prozess ist etwas, das wir bei Motius sehr gut beherrschen. Es gehört zu unserer Kultur und Mentalität, unseren Geist offen zu halten, Ideen nicht zu verurteilen, die auf den ersten Blick nicht sehr plausibel erscheinen, und uns natürlich die Freiheit und den Mut zu geben, diese neuen, verrückten Ideen zu Papier zu bringen! Wenn du weitere Ideen für die Einführung von Rapid Prototyping benötigst, zögere nicht, uns zu kontaktieren!