디지털 프로토타이핑

Digital prototyping
Rapid 프로토타이핑과 혼동해서는 안 됩니다.

디지털 프로토타이핑은 개념 설계, 엔지니어링, 제조 및 판매 및 마케팅 부서에 완전한 제품을 제작하기 전에 가상으로 탐색할 수 있는 능력을 제공합니다.산업 디자이너, 제조업체 및 엔지니어는 디지털 프로토타이핑을 사용하여 제품 개발 프로세스 전반에 걸쳐 제품을 디지털 방식으로 설계, 반복, 최적화, 검증 및 시각화합니다.CAutoD를 통해 지능적이고 최적에 가까운 반복 작업을 통해 혁신적인 디지털 프로토타입을 제작할 수 있으며, 여러 설계 목표(최대 출력, 에너지 효율성, 최고 속도 및 비용 효과 등)를 충족하고, 여러 가지 장점을 파악하고, 개발 장비 및 시장 출시 기간을 단축할 수 있습니다.마케팅 담당자는 또한 디지털 프로토타이핑을 사용하여 제조 전에 제품의 사실적인 렌더링과 애니메이션을 제작합니다.기업은 제품 개발 관계자 간의 커뮤니케이션을 개선하고, 제품 출시 시간을 단축하고, 제품 혁신을 촉진하기 위해 디지털 프로토타이핑을 채택하는 경우가 많습니다.

디지털 프로토타이핑은 단순히 3D로 제품 디자인을 만드는 데 그치지 않습니다.이를 통해 제품 개발 팀은 가동 부품의 작동을 평가하고, 제품의 고장 여부를 판단하며, 다양한 제품 구성 요소가 공기식 또는 전기식 서브시스템과 어떻게 상호 작용하는지 확인할 수 있습니다.디지털 방식으로 제품 설계의 실제 성능을 시뮬레이션하고 검증함으로써 제조업체는 제품을 제조하기 전에 만들어야 하는 물리적 프로토타입의 수를 줄이고 물리적 프로토타입 [1]제작에 필요한 비용과 시간을 줄일 수 있습니다.많은 기업이 물리적 프로토타이핑 [2]대신 또는 이를 보완하기 위해 디지털 프로토타이핑을 사용합니다.

디지털 프로토타이핑은 기존의 제품 개발 사이클을 설계>빌드>테스트>수정에서 설계>분석>테스트>[3]빌드로 변경합니다.기업은 여러 개의 물리적 프로토타입을 만든 후 작동 여부를 테스트하는 대신 디지털 프로토타이핑을 사용하여 프로세스 전반에 걸쳐 디지털 테스트를 수행할 수 있으므로 설계 검증에 필요한 물리적 프로토타입을 줄일 수 있습니다.연구에 따르면 디지털 프로토타이핑을 사용하여 설계 문제를 사전에 파악함으로써 제조업체는 [4]하류에서 발생하는 변경 주문을 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다.디지털 프로토타입의 지오메트리는 매우 정확하기 때문에 기업은 개발 [5]테스트 및 제조 단계에서 변경 주문을 생성하는 조립 문제를 방지하기 위해 간섭을 확인할 수 있습니다.또한 기업은 제품 개발 사이클의 초기 단계에서 시뮬레이션을 수행할 수 있으므로 테스트 또는 제조 단계에서 실패 모드를 피할 수 있습니다.디지털 프로토타이핑 접근 방식을 통해 기업은 더 광범위한 제품 [5]성능을 디지털로 테스트할 수 있습니다.또한 설계 반복을 빠르게 테스트하여 구성요소가 과도하게 설계되었는지 또는 과소 설계되었는지 평가할 수 있습니다.

애버딘 그룹의 조사에 따르면 디지털 프로토타이핑을 사용하는 제조업체는 평균 제조업체보다 절반의 물리적 프로토타입을 제작하고 평균보다 58일 빨리 시장에 출시하며 프로토타이핑 비용을 [6]48% 절감하는 것으로 나타났습니다.

디지털 프로토타이핑의 역사

디지털 프로토타이핑의 개념은 특히 오토데스크, PTC, Siemens PLM(이전의 UGS), Dassault와 같은 소프트웨어 회사가 정확한 3D 모델을 만들 수 있는 CAD(컴퓨터 지원 설계) 소프트웨어를 제공하기 시작한 이후 10년 이상 지속되어 왔습니다.

제품 수명 주기 관리(PLM) 접근 방식이 디지털 프로토타이핑의 전조라고 주장할 수도 있습니다.PLM은 개발에서 [7]폐기까지 제품의 라이프 사이클에 대한 통합된 정보 중심 접근법입니다.PLM의 주요 측면은 제품의 라이프 사이클에 관여하는 모든 소프트웨어, 공급업체 및 팀원 간에 제품 데이터를 조정하고 관리하는 것입니다.기업은 일련의 소프트웨어 도구와 방법을 사용하여 인력, 데이터 및 프로세스를 통합하여 제품 라이프사이클의 단일 단계를 지원하거나 제품의 라이프사이클을 처음부터 [8]끝까지 관리합니다.PLM에는 제품 라이프 사이클의 일부 측면에 참여하는 내부 및 외부 팀 간의 협업과 이해를 촉진하기 위한 제품 시각화가 포함되어 있는 경우가 많습니다.

디지털 프로토타이핑의 개념은 제조업체에게 오랜 기간 동안 목표였던 반면, 복잡하고 값비싼 PLM 솔루션을 구현할 여력이 없는 소규모 제조업체에서 디지털 프로토타이핑이 실현된 것은 최근입니다.

디지털 프로토타이핑 및 PLM

대규모 제조 기업은 개념 개발, 설계, 엔지니어링, 제조, 판매 및 마케팅과 같은 연결되지 않은 격리된 활동을 PLM에 의존하고 있습니다.PLM은 애플리케이션 소프트웨어, 구현 및 엔터프라이즈 리소스 플래닝(ERP) 시스템과의 통합, 최종 사용자 훈련 및 기술을 관리하기 위한 고급 IT 직원이 필요한 제품 개발에 대한 완전한 통합 접근법입니다.PLM 솔루션은 매우 커스터마이즈되어 구현이 복잡하기 때문에 기존 기술을 완전히 교체해야 하는 경우가 많습니다.PLM 솔루션의 구입, 도입 및 실행에 필요한 고비용과 IT 전문지식 때문에 많은 중소 제조업체는 PLM을 구현할 수 없습니다.

디지털 프로토타이핑은 이러한 중소 제조업체에게 PLM의 실행 가능한 대안입니다.PLM과 마찬가지로 디지털 프로토타이핑은 개념 개발, 설계, 엔지니어링, 제조, 영업 및 마케팅과 같이 연결되지 않은 격리된 활동을 연결하려고 합니다.그러나 PLM과 달리 디지털 프로토타이핑은 개념에서 폐기까지의 전체 제품 개발 프로세스를 지원하는 것이 아니라 프로세스의 설계에서 제조에 이르는 부분에 초점을 맞춥니다.디지털 프로토타이핑의 영역은 디지털 제품과 엔지니어링 재료 명세서([9]BOM)가 완성되면 종료됩니다.디지털 프로토타이핑은 고도로 맞춤화된 포괄적인 소프트웨어 배포 없이 PLM과 동일한 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다.디지털 프로토타이핑을 사용하면 기업이 한 번에 한 가지 요구 사항을 해결하도록 선택할 수 있으므로 비즈니스가 성장함에 따라 접근 방식이 더욱 널리 보급될 수 있습니다.디지털 프로토타이핑과 PLM의 다른 차이점은 다음과 같습니다.

  • 디지털 프로토타이핑은 PLM보다 참여자 수가 적습니다.
  • 디지털 프로토타이핑은 데이터 수집, 관리 및 공유 프로세스가 덜 복잡합니다.
  • 제조업체는 디지털 프로토타이핑을 통해 제품 개발 활동을 운영 관리와는 별도로 유지할 수 있습니다.
  • 디지털 프로토타이핑 솔루션은 ERP(그러나 가능할 수 있음), 고객 관계 관리(CRM) 및 프로젝트 및 포트폴리오 관리(PPM)[9] 소프트웨어와 통합할 필요가 없습니다.

디지털 프로토타이핑 워크플로우

디지털 프로토타이핑 워크플로우는 설계 프로세스 전체에서 단일 디지털 모델을 사용하여 산업 디자인, 엔지니어링, 제조, 판매 및 마케팅과 같은 일반적으로 워크그룹 간에 존재하는 격차를 해소합니다.제품 개발은 대부분의 제조회사에서 다음과 같은 일반적인 단계로 나눌 수 있습니다.

  • 개념 설계
  • 공학 기술
  • 제조업
  • 고객의 관여
  • 마케팅 커뮤니케이션

개념 설계

개념 설계 단계에서는 고객의 의견 또는 시장 요건과 데이터를 취합하여 제품 설계를 작성합니다.디지털 프로토타이핑 워크플로우에서 설계자는 첫 번째 스케치부터 개념 설계 단계까지 디지털 작업을 수행합니다.설계를 디지털로 캡처한 다음 공통 파일 형식을 사용하여 엔지니어링 팀과 데이터를 공유합니다.그런 다음 기술 실현 가능성을 보장하기 위해 산업 설계 데이터를 디지털 프로토타입에 통합합니다.

디지털 프로토타이핑 워크플로우에서 디자이너와 그 팀은 고품질 디지털 이미지 또는 렌더링을 통해 디지털 디자인 데이터를 검토하여 정보에 입각한 제품 디자인 결정을 내립니다.디자이너는 컨셉이 완성되기 전에 디자인을 여러 번 반복하고 재료나 색상표와 같은 것들을 변경할 수 있습니다.

공학 기술

디지털 프로토타이핑 워크플로우의 엔지니어링 단계에서 엔지니어는 제품의 3D 모델(디지털 프로토타입)을 생성하여 개념 설계 단계에서 개발된 설계 데이터를 통합합니다.팀은 또한 개발 중에 디지털 프로토타입에 전기 시스템 설계 데이터를 추가하고 서로 다른 시스템이 어떻게 상호 작용하는지 평가합니다.워크플로우의 이 단계에서는 제품 개발과 관련된 모든 데이터가 디지털 프로토타입에 완전히 통합됩니다.기업은 기계, 전기 및 산업 설계 데이터를 사용하여 워크플로우의 엔지니어링 단계에서 마지막 제품 세부 사항을 모두 엔지니어링합니다.이 시점에서 디지털 프로토타입은 완전한 제품의 완전히 사실적인 디지털 모델입니다.

엔지니어는 설계 프로세스 전체를 통해 디지털 프로토타입을 테스트하고 검증하여 최선의 설계 결정을 내리고 비용이 많이 드는 실수를 방지합니다.엔지니어는 디지털 프로토타입을 사용하여 다음을 수행할 수 있습니다.

  • 통합 계산, 응력, 편향 및 모션 시뮬레이션을 수행하여 설계 검증
  • 움직이는 부품이 어떻게 작동하고 상호작용하는지 테스트합니다.
  • 모션 문제에 대한 다양한 솔루션 평가
  • 실제 제약 조건 하에서 설계가 어떻게 기능하는지 테스트합니다.
  • 재료 선택 및 변위 분석을 위한 응력 분석 실시
  • 부품의 강도 확인

디지털 프로토타이핑 워크플로우에 통합된 계산, 응력, 변형 및 모션 시뮬레이션을 통합함으로써 기업은 물리적 프로토타이핑 [10]단계를 최소화하여 개발 주기를 단축할 수 있습니다.부분 또는 완전 자동화 차량 및 센서 스위트의 디지털 프로토타입을 트래픽 흐름 및 차량 역학의 동적 공동 시뮬레이션으로 구현함으로써 자동차 산업에 [11]의한 자동 주행 기능의 개발을 위해 가상 테스트를 포함한 새로운 툴 체인 방법론을 이용할 수 있다.

또한 디지털 프로토타이핑 워크플로우의 엔지니어링 단계에서 엔지니어는 생산 팀에 필요한 문서를 작성합니다.

제조업

디지털 프로토타이핑 워크플로우에서는 제조 팀이 설계 프로세스의 초기에 관여합니다.이러한 정보를 통해 엔지니어와 제조 전문가가 설계 프로세스 전반에 걸쳐 디지털 프로토타입을 공동으로 제작하여 제품을 비용 효율적으로 생산할 수 있습니다.제조 팀은 제품을 의도한 대로 정확하게 보고 제조 가능성에 대한 정보를 제공할 수 있습니다.기업은 플라스틱 부품 및 사출 금형의 디지털 프로토타입에 대해 성형 시뮬레이션을 수행하여 설계의 제조 가능성을 테스트하고 금형 도구를 절단하기 전에 잠재적인 제조 결함을 식별할 수 있습니다.

또한 디지털 프로토타이핑을 통해 제품 팀은 자세한 조립 지침을 제조 팀과 디지털 방식으로 공유할 수 있습니다.종이 조립 도면은 혼란스러울 수 있지만 디지털 프로토타입의 3D 시각화는 명확합니다.이러한 제조 팀과 엔지니어링 팀 간의 빠르고 명확한 협업을 통해 작업 현장에서 발생하는 제조 문제를 최소화할 수 있습니다.

마지막으로, 제조업체는 디지털 프로토타이핑을 사용하여 공장 바닥 배치 및 생산 라인을 시각화하고 시뮬레이션할 수 있습니다.공간 제약이나 기기 충돌과 같은 잠재적 문제를 감지하기 위해 간섭을 확인할 수 있습니다.

고객의 관여

고객은 디지털 프로토타이핑 워크플로우 전반에 걸쳐 관여하고 있습니다.물리적 프로토타입이 완성되기를 기다리는 대신 디지털 프로토타이핑을 사용하는 기업은 고객을 제품 개발 프로세스로 조기에 끌어들입니다.제품의 디지털 프로토타입에 대한 사실적인 렌더링과 애니메이션을 보여줌으로써 고객은 제품의 모양과 작동 방식을 알 수 있습니다.이러한 초기 고객 참여로 기업은 고객의 기대를 충족하지 못하는 제품을 설계, 엔지니어링 및 제조하는 데 시간을 낭비하지 않습니다.

마케팅.

기업은 디지털 프로토타입의 3D CAD 데이터를 사용하여 사실적인 시각화, 렌더링 및 애니메이션을 제작하여 인쇄, 웹, 카탈로그 또는 TV 광고로 제품을 판매할 수 있습니다.값비싼 물리적 프로토타입을 제작하고 사진 촬영을 수행할 필요 없이 기업은 실제와 거의 구별되지 않는 가상 사진 및 촬영 영상을 제작할 수 있습니다.이것의 한 측면은 새로운 개발 영역인 피험자를 위한 조명 환경을 조성하는 것이다.

사실적인 시각화는 마케팅 커뮤니케이션뿐만 아니라 판매 프로세스에도 도움이 됩니다.기업은 물리적 프로토타입을 제작하지 않고도 제안 요청에 응답하고 프로젝트 입찰에 응할 수 있습니다. 시각화를 사용하여 잠재 고객에게 최종 제품이 어떤 모습인지 보여줄 수 있습니다.또한 시각화를 통해 모든 사람이 최종 제품에 대해 동일한 기대를 가질 가능성이 높아짐에 따라 기업이 보다 정확하게 입찰할 수 있습니다.기업은 비즈니스 보안을 확보한 후 시각화를 사용하여 검토 프로세스를 촉진할 수도 있습니다.검토자는 실제 환경에서 디지털 프로토타입과 상호 작용할 수 있으므로 제품 개발 프로세스 초기에 설계 결정을 검증할 수 있습니다.

데이터 및 팀 연결

디지털 프로토타이핑 워크플로우를 지원하기 위해 기업은 데이터 관리 도구를 사용하여 워크플로우의 모든 단계에서 모든 팀을 조정하고, 디지털 프로토타입에 대한 설계 수정 및 릴리스 프로세스를 간소화하고, 엔지니어링 재료 명세서를 관리합니다.이러한 데이터 관리 도구는 모든 워크그룹을 중요한 디지털 프로토타이핑 [12]데이터에 연결합니다.

디지털 프로토타이핑 및 지속 가능성

기업에서는 디지털 프로토타이핑을 사용하여 신제품 설계의 지속 가능성 요소를 파악하고 지속 가능한 제품 및 프로세스에 대한 고객 요구사항을 충족하고 있습니다.제품 [13]사양을 충족하는 데 필요한 최적의 재료 양과 유형을 결정하기 위해 여러 설계 시나리오를 평가하여 재료 사용을 최소화합니다.또한 필요한 물리적 프로토타입의 수를 줄임으로써 제조업체는 자재 폐기물을 줄일 수 있습니다.

디지털 프로토타이핑은 기업이 제품의 탄소 배출량을 줄이는 데에도 도움이 됩니다.예를 들어, 혁신적인 풍력 터빈을 만드는 회사인 WinWinD는 디지털 프로토타이핑을 사용하여 풍력 터빈의 에너지 생산을 다양한 풍력 [14]조건에 맞게 최적화합니다.또한 디지털 프로토타이핑이 제공하는 풍부한 제품 데이터를 통해 기업은 늘어나는 제품 관련 환경 규제와 자발적인 지속 가능성 표준을 준수하고 있음을 입증할 수 있습니다.

레퍼런스

  1. ^ 애버딘 그룹, "2D 제도에서 3D 모델링 벤치마크 보고서로의 전환", 2006년 9월 페이지 6
  2. ^ "Ideenmanagement Software" (in German). Ivan Jovic. Archived from the original on 2015-11-15. Retrieved June 3, 2020.
  3. ^ Jeff Rowe, Cadalyst, "Virtual Reality", 2006년 3월 2일
  4. ^ 애버딘 그룹, "2D 제도에서 3D 모델링 벤치마크 보고서로의 전환", 2006년 9월 페이지 7
  5. ^ a b 애버딘 그룹, "보완적인 디지털 및 물리적 프로토타이핑 전략:제품 개발 위기 회피" 2008년 2월, 페이지 11.
  6. ^ 애버딘 그룹, "2D 제도에서 3D 모델링 벤치마크 보고서로의 전환", 2006년 9월
  7. ^ John Teresko, 업계, "PLM 혁명"2004년 2월 1일 주
  8. ^ "Management of Innovation". University of Toronto. Archived from the original on 2019-10-01. Retrieved June 3, 2020.
  9. ^ a b IDC, "디지털 프로토타이핑:오토데스크는 전 세계 SMB 제조업체의 경쟁력을 강화합니다." 2008년 10월
  10. ^ Jeff Rowe, "오토데스크, ALGOR 인수", MCADCafe, 2009년 1월 12일
  11. ^ Hallerbach, Sven; Xia, Yiqun; Eberle, Ulrich; Koester, Frank (3 April 2018). "Simulation-based Identification of Critical Scenarios for Cooperative and Automated Vehicles". SAE Technical Paper 2018-01-1066. Retrieved 23 December 2018.
  12. ^ Rapid Prototyping of Digital Systems. James O. Hamblen, Michael D. Furman. 8 May 2007. ISBN 9780306470516. Retrieved June 3, 2020.{{cite book}}: CS1 maint :url-status (링크)
  13. ^ Hope Neal의 2008년 10월 17일자 Manufacturing Business Technology 기사 "스마트한 제품 설계: 친환경적이 되는 것이 점점 쉬워지고 있습니다."에서 그녀는 다음과 같이 쓰고 있습니다.디지털 프로토타이핑은 디자이너가 개발 중인 제품의 가상 프로토타입을 제작하여 실제 조건에서 어떻게 작동하는지 확인할 수 있도록 지원함으로써 과잉 구축을 방지할 수 있습니다.이를 통해 재료 요구사항을 최소화할 수 있습니다."
  14. ^ Sustainability Report(Autodesk.com를 참조하십시오.