ייצור דגמים ואבות טיפוס: בתהליך פיתוח מוצר חדש, בין אם מדובר ברכיב לתעשיית הרכב, חלק למכשיר רפואי או מארז למוצר צרכני – אחד השלבים החשובים והמשפיעים ביותר על הצלחת הפרויקט הוא שלב יצירת הדגם הראשוני או ה–אב–טיפוס. השלב הזה מאפשר לבדוק תפקוד, לבצע התאמות, ולמנוע טעויות שעלולות להתגלות רק לאחר שיוצרו תבניות ובכך לחסוך זמן ועלויות.  בעולם תעשייתי תחרותי שבו לדיוק ולמהירות יש ערך כלכלי של ממש, יצירת דגם איכותי ומדויק היא יתרון תחרותי ברור.

מה זה אבטיפוס (Prototype) ולמה צריך אותו?

אב-טיפוס הוא דגם פיסי של מוצר שטרם נכנס לייצור סדרתי. הוא נועד לבדוק את היתכנות המוצר – גם מבחינה פונקציונלית וגם מבחינה יצרנית,  האב-טיפוס מאפשר להבין איך המוצר נראה, איך הוא מרגיש, האם הוא משתלב נכון עם רכיבים אחרים, האם הוא קל להרכבה, האם הוא עמיד, נוח ועוד.

מטרות מרכזיות ביצירת אבטיפוס:

•           בדיקת תפקוד – האם המנגנון עובד ?

•           בדיקות התאמה מכנית – האם החלקים במוצר שלנו עובדים טוב אחד עם השני

•           התרשמות מהעיצוב – האםהעיצובנוחלשימושואסתטי

•           שיקולים הנדסיים – האם ניתן לייצר את המוצר בפועל לפי התכנון?

•           איתור שגיאות מוקדם – גילוי בעיות תכנון לפני השקעה בייצור תבניות.

•           כלי מכירה – הדגם משמש להצגת המוצר בפני לקוחות, משקיעים או מנהלי פיתוח.

כאשר האב-טיפוס לא על מסך המחשב אלא נמצא מולנו פיסית, הוא הופך להיות הכלי שמפחית סיכונים, מגלה תקלות, חוסך כסף ומביא לביצועים טובים יותר.

השיטות המרכזיות ליצירת אבטיפוס בתעשייה

1. עיבוד שבבי – כרסום CNC/ חריטה

השיטה המדויקת ביותר בעולם יצירת הדגמים. בעזרת מכונות CNC ניתן ליצור דגם מתוך גוש חומר – פלסטי או מתכתי – לפי תוכנית תלת–ממד מדויקת.

יתרונות השיטה:

•           דיוק גבוה, ברמות של מאיות המילימטר.

•           מאפשר שימוש בחומרים אמיתיים כמו דלרין, פולפרופילן, ABS ועוד.

•           מתאים לדגמים פונקציונליים שמיועדים גם לבדיקה מכנית או הרכבה אמיתית.

•           תוצאה שמדמה את המוצר הסופי כמעט לחלוטין.

חסרונות:

•           עלות גבוהה יחסית.

•           זמןייצורארוךיותר

•           מגבלות גיאומטריות (לא ניתן לחרוט כל צורה, במיוחד לא חללים פנימיים מורכבים).

2. הדפסת תלת–ממד (3D Printing)

שיטה זולה ומהירה יותר, שמתאימה ליצירת אבי טיפוס פשוטים או מורכבים בגיאומטריה, אך פחות עמידים מבחינת חוזק מכני. קיימות שיטות שונות של הדפסת תלת מימד, שלושת השיטות העיקריות הן SLA, SLS, FDM. יש להתאים את השימוש בשיטה המתאימה לדרישות החלק (נראות, פונקציונליות ועוד).

היתרונות של השיטה:

•           מהירות ייצור – ניתן לקבל דגם תוך מספר שעות.

•           עלות נמוכה – מתאים מאוד לשלב הרעיון והפיתוח הראשוני.

•           אפשרות ליצור גיאומטריות שאינן אפשריות בכרסום (למשל חללים פנימיים סבוכים).

חסרונות:

•            תכונות מכאניות ובעיקר חוזק אינם מגיעים לרמה של חומר גלם מוזרק.

•           לא מתאים למבחני מאמץ או חום.

•           רמת הגימור דורשת לרוב עיבוד נוסף וגם לאחר מכן לא ניתן להגיע לכל גימור שטח שנדרש.

3. יציקות סיליקון / אפוקסי

כאשר רוצים לייצר מספר עותקים מהאב טיפוס (למשל לצורך הדגמה או שיווק), יוצרים תבנית סיליקון סביב הדגם המקורי ומייצרים העתק מדויק באמצעות חומרים פולימריים.

יתרונות השיטה:

•           מאפשר שימוש במגוון חומרים נוספים כגון חומרים רכים, מאפשר צביעה של החלק לגוון הסופי שנדרש. עלות נמוכה יחסית להפקת כמה יחידות בעיקר בחלקים בינוניים וגדולים.

חסרונות:

•          קיימת שחיקה של התבנית עם ייצור של כל דגם. לאחר מספר סבבים נדרש לייצר תבנית חדשה.

•            למרות מגוון החומרים לשימוש, קיימות עדיין מגבלות ברמת ביצועים מכאניים של החומרים. תהליך ארוך יותר מדגם בודד.

4.  תבניות ניסיוניות מפלדה לא מחוסמת (pre hardened steel).

שיטה המשמשת לייצור דגם בהזרקת פלסטיק אמיתית מחומרי הגלם הסופיים, אך בכמות קטנה – לצורך בדיקות הנדסיות, שיווקיות או רגולטוריות ולאפשר גמישות בביצוע שינויים בתבניות..

יתרונות:

•           הדגם זהה לחלוטין למוצר שייוצר בסדרה.

•           מאפשר בדיקות עמידות, חוזק, התאמה למכונות הרכבה ועוד.

•           אידיאלי לבדיקות תקינה, עמידות בטמפרטורות, ועוד.

חסרונות:

•           עלות גבוהה יחסית.

•           זמן הכנה ארוך (נדרש תכנון וייצור של תבנית פשוטה).

איך בוחרים את שיטת האבטיפוס המתאימה?

הבחירה בשיטה המתאימה תלויה בשלב בו נמצא הפיתוח, בסוג המוצר, ובדרישות הלקוח:

היתרונות המרכזיים של תהליך ייצור דגמים ואבות-טיפוס

•           חיסכון כלכלי משמעותי – שינויים בשלבי הפיתוח זולים משמעותית לעומת שינויים לאחר ייצור.

•           דיוק בתכנון – דגם מוחשי מאפשר לגלות טעויות שלא רואים על מסך.

•           קיצור זמן הגעה לשוק (Time to Market) – פתרון בעיות מוקדם = התחלת ייצור מהירה יותר.

•           שיפור התקשורת בין צוותים – מודל פיזי מבהיר לכולם מה הכיוון.

•           כלי שיווקי יעיל – ללקוח או למשקיע הרבה יותר קל להתחבר למשהו שניתן להחזיק ביד.

לסיכום

עולם הפיתוח התעשייתי לא יכול להרשות לעצמו לוותר על שלב האבטיפוס. לא משנה אם מדובר ברכיב קטן למכשיר אלקטרוני או מארז מורכב למערכות הגנה – תהליך של יצירת דגם ראשוני מאפשר לבדוק, לשפר, לדייק – ובעיקר להבטיח תוצאה סופית טובה יותר.

ברימוני אנו מספקים פתרון מקצה לקצה – החל מתכנון הנדסי, דרך עיבוד שבבי מתקדם (CNC), ועד לייצור תבניות ואבטיפוס באיכות גבוהה. השילוב בין טכנולוגיה מתקדמת, צוות מקצועי וניסיון של עשרות שנים – מאפשר ללקוחות שלנו להוציא מוצרים מהר יותר, מדויק יותר, ובאופן שמותאם לצרכים האמיתיים של השוק.