Jak stworzyć prototyp wynalazku lub wzoru przemysłowego?
Jak stworzyć swój prototyp? Prawdopodobnie często zadaje sobie to pytanie wynalazca, który chciałby stworzyć własny pomysł (wynalazek) lub design (wzór przemysłowy). Często zdarza się tak, że aby zbadać zasadę działania wynalazku należy stworzyć prototyp i sprawdzić jego zachowanie w rzeczywistości. (zobacz co to wynalazek)
Warto wiedzieć, że istotne jest posiadanie fizycznego prototypu, ponieważ nawet w przypadku, gdy mamy projekt komputerowy przedstawiający symulację działania naszego pomysłu lub wizualizacje 3d (Tworzenie wizualizacji i animacji 3d), to prototyp w bardzo dobrym odwzorowaniu pozwala na prezentacje Twojego wynalazku w rzeczywistości „na żywo”, co często jest kluczowe w rozmowach z inwestorami.
Nasuwa się więc pytanie jak stworzyć prototyp? W jakiej technologii wykonywać prototypy, tak aby zaprezentować wszystko na czym zależy wynalazcy z zachowaniem wszystkich właściwości wynalazku? W tym artykule przedstawię podstawowe kwestie związane z tworzeniem prototypów.
Tworzenie prototypu – krok po kroku
Droga, którą należy przejść, aby stworzyć swój prototyp powinna składać się z kilku następujących po sobie etapów. Są to kolejno: pomysł, zdefiniowanie założeń projektowych, projektowanie, stworzenie prototypu.
Dzięki takiemu podzieleniu prac tworzenia prototypów możesz zoptymalizować czas i koszty ich powstawania. Dodatkowo końcowy efekt będzie znacznie bardziej satysfakcjonujący w porównaniu do tworzenia prototypu bez takiego podziału prac.
Etapy powstawania prototypów w pigułce
Wszystko zaczyna się od pomysłu na wynalazek czy dany design – wzór przemysłowy. Wówczas należy dobrze przemyśleć cały plan działania, a szczególnie określić założenia i wytyczne. Następnym krokiem jest zaprojektowanie w przestrzeni wirtualnej 3D wstępnego wynalazku lub wzoru przemysłowego (projekt szkicowy). Kolejno wykonuje się docelowy, komputerowy model 3d prototypu wynalazku lub wzoru przemysłowego tak, aby zawrzeć w nim wszystkie niezbędne podzespoły oraz zachować cechy i właściwości zgodne z założeniami projektowymi.
Na etapie projektowania należy przeprowadzić symulacje i badania kinematyki i dynamiki, które pozwolą zbadać czy występują kolizje, jak poruszają się elementy składowe prototypu oraz jakie siły są wytwarzane dla danych obciążeń.
Ostatnim etapem jest fizyczne wykonanie prototypu, który pozwala już na dokładne sprawdzenie i prezentację wynalazku lub wzoru przemysłowego w rzeczywistości.
Pomysł na prototyp (wynalazek lub wzór przemysłowy)
Jak już wspomniałem, najpierw musisz mieć jakiś pomysł. Jest to z reguły najtrudniejszy etap do przejścia. Jeśli masz pomysł na wynalazek lub jakiś ciekawy wzór przemysłowy, który chcesz chronić, ale nie wiesz co dalej, to zachęcam Cię do przeczytania artykułu: „Mam Pomysł Na Wynalazek. Co Dalej?”.
Warto bowiem poznać bardzo ważne aspekty prawne związane z realizacją swoich pomysłów. W tym artykule chcę się jednak skupić tylko na technicznych sprawach dotyczących projektowania prototypów, dlatego pominiemy rozwinięcie tej części.
Psychologiczna przeszkoda w tworzeniu prototypów pomysłów
Bardzo często rezygnujemy z wdrażania swoich pomysłów, bo tak działa na nas nasze otoczenie lub nie wierzymy, że nasz pomysł może się sprawdzić. Jest to bardzo duży błąd, ponieważ każdy z nich ma szanse na komercyjne wdrożenie.
Musisz mieć świadomość, że bez ryzyka nie osiągniesz ponad przeciętnych wyników i hasło „od prototypu po wolność finansową” może być dla Ciebie prawdziwe. Dlatego nie warto porzucać swoich pomysłów, lecz warto starać się je rozwijać: stworzyć swój prototyp, aby później pokazać go inwestorowi i w ramach odpowiedniej umowy czerpać z niego zyski… nawet do końca życia.
Założenia i wytyczne do wykonania prototypu
Mając już pomysł, wynalazca powinien określić wszystkie najważniejsze założenia i wytyczne, których należy trzymać się przez cały okres projektowania, tworzenia prototypu
lub symulacji 3d. Oczywiście nasi inżynierowie pomogą Ci w określeniu bardziej skomplikowanych założeń
projektowych.
Przykładem takiego założenia, które powinieneś podać może być np. zdefiniowanie jakiegoś wymiaru, który jest kluczowy dla konstrukcji prototypu. Zaniedbanie tego, może spowodować niepożądane zmiany we właściwościach wynalazku, bądź nawet może doprowadzić do tego, że nie będzie on działał w taki sposób jaki chcemy.
Najważniejsze założenia do tworzenia prototypu
Przed rozpoczęciem prac projektowych optymalnie jest dokładnie określić wszystkie wytyczne do stworzenia funkcjonalnego lub designerskiego prototypu lub projektowania wynalazku na zlecenie. Najważniejsze założenia do stworzenia prototypu to:
- Zasada działania (najlepiej opis z materiałem zdjęciowym/szkicami – nawet ręcznymi)
- Wygląd (również szkic i opis – jeśli Twój pomysł to wzór przemysłowy)
- Gabaryty prototypu
- Obszar roboczy
- Sposób zasilania prototypu
- Inne cechy istotne, jakie powinien posiadać Twój pomysł
Wytyczne te powinno się definiować w taki sposób, aby informacje w nich zawarte dawały gwarancję tego, że wykonany prototyp będzie w stanie sprostać wszystkim wymaganiom, jakie się przed nim stawia i będzie mógł całkowicie realizować zadania jakie chcemy by realizował.
Projektowanie prototypów
Projektowanie prototypu to etap, w którym po raz pierwszy będzie można zwizualizować (przynajmniej na komputerze) swój pomysł. Polega to na projektowaniu pomysłu w wirtualnym środowisku 3d – specjalistycznych programach do modelowania 3d.
W tym momencie specjaliści – inżynierowie i designerzy mogą dostrzec wszystkie mankamenty prototypu, czy idei dotyczące np. sposobu działania naszego wynalazku, jego gabarytów czy samej konstrukcji.
Techniki projektowania prototypów
W zależności od tego jakiego typu jest to pomysł – czy bardziej techniczny (np. wynalazek lub wzór użytkowy), czy bardziej designerski (wzór przemysłowy) – istnieją dwie, a w zasadzie to trzy techniki modelowania 3d. Wyróżnia się: Projektowania prototypów techniczne, projektowanie prototypów designerskie oraz projektowanie prototypów hybrydowe (połączenie dwóch w/w technik).
Projektowanie prototypu wzoru przemysłowego – designu
Jeśli prototyp ma w założeniach projektowych specjalny, designerski wygląd, bądź to właśnie jego specjalny, dość skomplikowany kształt wprowadza pewne ulepszenie, to w tym przypadku zaleca się projektować prototyp w sposób designerski.
Tego rodzaju technikę tworzenia modeli 3D można porównać do kształtowania plasteliny. Wówczas modelujemy w środowisku 3D z bryły np. sześcianu manipulując jego krawędziami. Decydując się na tą technikę projektowania prototypów, skupiamy się na tym, aby jak najlepiej odwzorować założony, skomplikowany kształt. Sprawami technicznymi prototypów zajmują się zazwyczaj inżynierowie. Typowymi programami do projektowania designu są: Blender, Autodesk 3DS Max, czy Autodesk Maya.
Projektowanie prototypów technicznych, funkcjonalnych
Jeśli natomiast Twój wynalazek jest techniczny, co oznacza, że prototyp będzie mieć postać jakiegoś mechanizmu, czy urządzenia to w takim wypadku należy go projektować w sposób inżynieryjny, w którym głównie skupia się na zachowywaniu wymiarów. Typowymi programami do takiego projektowania są: Free CAD, Autodesk Fusion 360, IronCAD, Siemens NX czy Autodesk Inventor.
Na czym polega projektowanie techniczne prototypów?
Projektowanie techniczne prototypów polega w głównej mierze na budowaniu brył za pomocą gotowych operacji z wykorzystaniem szkiców 2D. Szkice te stanowią proste rysunki, złożone najczęściej z trywialnych kształtów geometrycznych takich jak: prostokąt czy okrąg.
Niekiedy stosuje się bardziej złożone geometrie, poprzez np. wprowadzenie równania określającego dany ktszałt. W takim projektowaniu jest możliwość również tworzenia wielobryłowych komponentów, wykorzystując chociażby algebrę Bool’a, czy złożeń stanowiących zespół części. Ta ostatnia postać projektu jest najbardziej powszechna, ponieważ w takiej formie najczęściej są projektowane mechanizmy, co pozwala na definiowanie relacji i połączeń między częściami, a co za tym idzie – wprowadzania w ruch poszczególnych podzespołów. Dzięki temu jest możliwość przeprowadzenia analizy kinematyki i dynamiki projektowanego wynalazku bądź zbadania jego wytrzymałości jeszcze na etapie projektowym.
Projektowanie prototypów techniczno-designerskich
Warto również wspomnieć, że często łączy się dwie w/w techniki projektowania prototypów, co nazywa się powszechnie projektowaniem hybrydowym. Tak w zasadzie to właśnie ten styl prototypowania cieszy się w naszym biurze projektowo-wynalazczym CSTNG.pl największą popularnością. Przykładem może być projekt mechanizmu (prototyp techniczny), który jest osadzony w specyficznej, estetycznej obudowie (prototyp designerski).
Wówczas projekt prototypu mechanizmu powinien być wykonany w stylu projektu inżynierskiego, natomiast obudowa może być zaprojektowana w sposób designerski, bazując oczywiście na wymiarach przekładni.
Więcej o technikach prototypowania
Jeśli chcesz się dowiedzieć więcej na temat technik projektowania, zachęcam do obejrzenia poradnika wideo: Jak zostać projektantem 3d? Designer czy inżynier? WYBIERZ SAM. Jeśli natomiast nie masz odpowiednich umiejętności do zaprojektowania własnego pomysłu napisz do nas na maila: kontakt@wynalazca.tv, a pomożemy w tej sprawie.
Stworzenie fizycznego prototypu
Czas na etap, w którym pomysł można pokazać światu, jednakże jeśli Twoje rozwiązanie jest nowe to na początku je opatentuj! Po publikacji swojego rozwiązania, nawet w formie prototypu, nie będziesz już miał na to możliwości. Zobacz więcej na Ochrona prawna pomysłów. Bardzo dobrze stworzony prototyp to bardzo duża szansa na to, że potencjalny inwestor będzie zainteresowany kupnem danego patentu na wynalazek.
Techniki tworzenia prototypów
W zależności od tego jaki charakter ma Twój pomysł – jak bardzo skomplikowany ma być prototyp oraz jaką technikę prototypowania wykorzystasz na jego wykonanie, to może być on bardziej lub mniej kosztowny.
Dla uproszczenia przedstawię Ci w tym artykule bardzo podstawową wiedzę na temat technik wykonywania prototypów, którymi się zajmujemy, ale musisz wiedzieć, że na każdą z nich można napisać (i już napisano) niejeden doktorat 🙂
Tworzenie prototypów na drukarkach 3d
Najpowszechniejszą metodą na wykonywanie prototypów jest druk 3D – na przykład stosunkowo tania technologia FDM/FFF. Druk 3d to technika, która polega na nakładaniu materiału warstwa po warstwie aż do uzyskania odpowiedniej bryły. Jeśli się do nas zgłosisz to inżynierowie Prototypowni 3d zaproponują Ci optymalny materiał dla Twojego prototypu.
Zastosowanie druku 3D w technice FDM pozwala na stworzenie prototypu o stosunkowo dobrym odwzorowaniu wymiarów, a co najważniejsze, pozwala na przedstawienie możliwości i właściwości wynalazku.
Należy jednak pamiętać, że elementy z tworzywa sztucznego nie będą tak wytrzymałe, jak ze stali – wówczas dla bardziej skomplikowanych geometrii trzeba wykonać druk 3d z metalu, w czym również możemy Ci pomóc. Druk 3d z proszków metalicznych pozwalaja na otrzymywanie prototypów o dużej wytrzymałości.
Więcej na temat druku 3D znajdziecie w artykule: Szybkie Prototypowanie – Rapid Prototyping, Druk 3d
Tworzenie prototypów na maszynach CNC
Jeśli Twój prototyp wynalazku wymaga bardzo dużej wytrzymałości (właściwości mechanicznych) to warto rozważyć wykonanie przynajmniej części podzespołów na maszynach CNC ze specjalnych tworzyw.
My na przykład wykonujemy dla naszych klientów wałki, koła napędowe, czy profile, które przenoszą największe obciążenia. W porównaniu z drukiem 3d jest to metoda droższa, ale gwarantująca bardzo dobre wyniki wytrzymałościowe.
Tworzenie prototypów z elektroniką
W przypadku, gdy prototyp jest wyposażony w różnego rodzaju układy elektroniczne to wówczas do stworzenia takiego prototypu wymaga się również wdrożenia zespołu elektroników i programistów. Niestety wiąże się to ze zwiększonymi kosztami.
Oczywiście tego rodzaju prototypy również możemy dla Ciebie wykonać, dlatego jeśli jesteś zainteresowany to napisz na kontakt@wynalazca.tv.
Co zrobić po stworzeniu prototypu?
Co zrobić po stworzeniu prototypu? To pytanie, które zadają nam bardzo często klienci, którzy działali wcześniej na własną rękę zanim nas poznali. Mają chroniony pomysł, gotowe animacje 3d, wizualizacje, prototyp… i… no właśnie co dalej?
Sprzedaż pomysłu dzięki prototypom
Jeśli nie masz kapitału, a masz już gotowy prototyp, to pora zacząć szukać inwestora. Jeśli masz z tym problemy to zgłoś się do nas, a chętnie pomożemy Ci sprzedać pomysł – zakładając, że chronisz już swoje rozwiązanie prawnie – więcej o ochronie praw znajdziesz tutaj.
Musisz wiedzieć, że prototypy bardzo ułatwiają negocjacje i pomagają uzyskiwać lepsze ceny za sprzedaż pomysłu (oczywiście zakładając, że Twój prototyp spełni wszelkie założenia projektowe). Dodatkowo skracają one czas prowadzenia negocjacji, co w przypadku praw własności intelektualnej może trwać dość długo.
Warto zaznaczyć, że jeśli Twój prototyp lub projekt spełnia już założenia pod produkcję (np. masz przygotowaną tzw. pełną dokumentację techniczno-ruchową) to jest to dodatkowy czynnik zwiększający chęć zakupu pomysłu przez potencjalnego inwestora, ponieważ mogą oni kupić projekt z prototypem przystosowany do produkcji
Wdrożenie pomysłu po wykonaniu prototypu
Jeśli masz kapitał i Twój wynalazek będzie produkowany na szeroką skalę to wówczas prototyp wykorzystaj do wstępnych testów. Zbadaj jego właściwości, zbadaj, jak odbiera prototypowy design grupa docelowa. Być może ktoś wskaże pewne cechy w Twoim prototypie, które warto będzie zmienić przed ostateczną produkcją.
Warto wspomnieć, że w zależności od rozwiązania prototypy mogą od razu pełnić rolę matryc do form. Formy takie możesz wykorzystać do produkcji nisko seryjnej, a później – po zebraniu kapitału – będziesz mógł inwestować w lepszy sprzęt lub zlecisz wykonywanie produktu na wtryskarkach, czy maszynach CNC.
Podsumowanie – jak stworzyć prototyp wynalazku lub wzoru przemysłowego?
Mam nadzieję, że teraz już znasz podstawy związane z tworzeniem prototypów i ten krótki artykuł uświadomił Ci, że jeśli masz pomysł na coś innowacyjnego, to w zasadzie już przebrnąłeś przez najtrudniejszy etap. Pamiętaj, że każdy pomysł jest coś warty i odpowiednie jego zaprojektowanie, a później stworzenie prototypu (najlepiej przez specjalistów) otwiera drogę na sukces i wdrożenie innowacyjnych rzeczy, czy technologii do użytku codziennego.
Jeśli masz jakieś pytania lub chcesz zamówić prototyp w naszym biurze to śmiało możesz się do nas odezwać. Napisz na: kontakt@wynalazca.tv, a jeden z naszych ekspertów skontaktuje się z Tobą najszybciej, jak to tylko możliwe.
Redagował: mgr inż. Dawid Pijanka
Naszym celem jest ułatwienie procesu komercjalizacji innowacyjnych rozwiązań, dlatego oferujemy kompleksowe wsparcie, w tym konsultacje, badania patentowe, tworzenie prototypów oraz pomoc w ochronie wzorów przemysłowych i patentów.
Dzielimy się wiedzą poprzez wykłady, prelekcje, ebooki, kursy online i treści w social media. W przystępny sposób edukujemy o ochronie własności intelektualnej i pokazujemy, jak skutecznie realizować innowacyjne projekty. Wynalazca TV to miejsce, gdzie innowacja spotyka się z wiedzą i wsparciem na każdym kroku.
- Poradnik dla wynalazców: Jak sprawdzić swój pomysł na produkt – analiza prawna - 8 października 2024
- Jak sprawdzić swój pomysł na produkt? – analiza finansowa – Poradnik dla wynalazców - 10 września 2024
- Nowe procesory w 2023 roku – czym zaskoczy nas AMD i Intel? - 19 marca 2023