プロトタイプは技術分野にとって重要であり、従業員が複雑な作業なく生産プロセスを進めることができます。 完璧な設計から完璧な最終製品に至るまで、プロトタイプはあらゆる点で新しい技術コンポーネントの構築に役立ちます。

このような理由から、私たちはハードウェアのプロトタイプ開発を技術産業の重要な側面と考えています。 そのため、航空宇宙、軍事、ヘルスケアなどの分野の維持に大きく貢献できます。

今日は、ハードウェア プロトタイプの開発について詳しく説明します。そうすることで、この投稿を通じてこの概念について完全に頭の中を整理することができます。

ハードウェアプロトタイプ開発の意味は何ですか?

ハードウェアはキーボードからマウスまで何でも構いません。 それは日常の使用の中で触れることができるものです。 テクノロジーの発展がさまざまな領域を引き継いでいるため、ハードウェアも同時にさまざまな進歩を遂げています。

IoTを例に考えてみましょう。 いくつかのスマートホームやオフィスは、あらゆる点でテクノロジーベースのハードウェアに依存しています。 したがって、現代のハードウェアが私たちの技術分野にどのような影響を与えるかを完全に理解するには、その意味を理解することが重要です。

ハードウェアプロトタイプ開発のメリット

このセクションでは、ハードウェア プロトタイプ開発について見て、それがどのように重要であるか、そしてなぜそれをこれから検討する必要があるのかを見ていきます。

この概念は、個人のアイデアやデザインを保護するために重要です。
ハードウェア プロトタイプの開発は、信頼できる関係者と設計を暗号化して共有するためにも重要です。 また、あらゆる点で著作権を保持します。
これを目指すと、競争の観点からあなたのブランドをよりアクセスしやすく、目立つようにすることが簡単にできます。
プロトタイピングを通じて、クライアントとの商談や商談をプロフェッショナルかつ成功させることも目指します。

ハードウェアプロトタイプ開発の種類

ハードウェア プロトタイプの開発を検討するときは、その要件をよく理解しておく必要があることを知っておくことが重要です。 そのため、プロトタイプ開発の成功が可能になります。 生産者がこれらの要件を満たせず、後に設計や最終製品に欠陥が生じるケースがあったためです。

1. 概念実証ハードウェアプロトタイプ開発

POC タイプのプロトタイプは、最近さまざまなメーカーが利用しているハードウェア プロトタイプ開発の最も一般的なタイプの 1 つです。 これらのプロトタイプは、具体的で実行しやすいものにする必要がある場合に、より重要になります。 さまざまな既製の方法を使用できますが、Arduino と Raspberry Pi を使用するのが一般的なテクニックです。

POC プロトタイプに Arduino を使用すると、プロトタイプを成功させるためのより多くの機能が提供されることがわかります。 その優れた特徴と機能により、ハードウェア プロトタイプ開発の要件に簡単に調整できます。 したがって、このようなソフトウェアが強力で複雑なハードウェア プロトタイプの開発に不可欠であることは疑いの余地がありません。

これ以外にも、生産者は 3D レーザー プリンティングやレーザー カットを使用する方が簡単だと考えています。 この手順を適切に完了するには、さまざまなタイプの工業グレードのエンクロージャが役立ちます。 しかし、専門家は、この段階で手順を複雑にすることは、後の設計や最終製品に混乱をもたらす可能性があるため、得策ではないと考えています。

2. 「Works-Like」または機能的なハードウェアのプロトタイプ開発

ここで一般的なもう 1 つのタイプは、機能的なプロトタイプです。 これらのプロトタイプは、他のプロトタイプと比較して本質的に柔軟性があり、より効率的であるという点で異なります。 これらのプロトタイプにはさまざまなセンサーとシールドが搭載されており、あらゆる点で異なる機能的特性を与えています。

このようなプロトタイプを使用すると、より高度なカスタマイズも可能になります。 他のプロトタイプではこれをユーザーに決して許可しない、または許可できないので、これは驚くべきことです。 これはカスタム PCB も含みます。 このプロセスでは、冗長コンポーネントに依存することは決してなく、ハードウェア プロトタイプの開発中に常に無関係なコンポーネントを除外するように努めます。 したがって、内部スペースの適切な利用にも役立ちます。

これらのプロトタイプを使用して、エレクトロニクスのアイデアを現実にすることができます。 さらに、これらは他のプロトタイプよりもいくらか手頃な価格です。 機能的なプロトタイプの利点を活用するには、望ましい結果を確実に得るために製品開発機関に専門家の助けを求める必要があることを知っておくことも重要です。

3. 「見た目が似ている」ハードウェアのプロトタイプ開発

これらのプロトタイプは、プロトタイプのハードウェア開発を目指す場合にも重要です。 さて、それらが異なるのは、それらがまったく機能しないことです。 ただし、これらは最終製品のように見えるため、「見た目の」プロトタイプと呼ばれます。

この名前により、それらを理解しやすくなり、他のものと区別しやすくなります。 このようなプロトタイプは、家庭用電化製品の最終デザインをより重視する必要がある工業デザインの分野でよく使用されます。

4. アルファプロトタイプ

エンジニアリングプロトタイプと呼ぶこともできます。 ハードウェア プロトタイプ開発を検討する際に知っておくべきもう 1 つの重要なカテゴリです。 さて、これらのプロトタイプは、作品っぽいプロトタイプと見た目のプロトタイプを組み合わせたものです。

これで、2 種類のプロトタイプの利点を 1 つのプロトタイプで活用する方法がわかりました。 クラウドファンディングやキックスターターに関しては、このようなプロトタイプが非常に重要です。 これらのプロトタイプに関する重要な点の 1 つは、カスタマイズされた PCB です。 これらに関して必要な修正を行うことができるように、これらの PCB で作業するには特定のコンテナとエンクロージャが必要です。 プロセス中に必要に応じて、外観、細部、形状を変更する必要があります。

すべての変更を加えた後、プロトタイプと作成したデザインを組み合わせて、デザインがプロトタイプと完全に一致するかどうかを確認することが重要です。 また、ハードウェア プロトタイプ開発のコンセプトに基づいて、3D プリンティングや CNC 加工などの最新技術を使用してアルファ プロトタイプに優位性を与えているさまざまなプロデューサーも見つかります。 すべてのアルファ プロトタイプは射出成形を行う必要があり、これははるかに大規模なプロセスであるため、これだけの作業を経て望ましい結果が得られるとは考えないでください。

このため、プロセス全体に時間がかかり、より多くの投資が必要となるため、Kickstarter に依存しているプロデューサーはほとんどが失望に直面しています。 成形自体は多忙な手順であり、DFM 規格に従って金型を開発する必要があります。

5. ベータ版ハードウェアのプロトタイプ開発

アルファ プロトタイプの後にはベータ プロトタイプがあります。 これら 2 つのタイプにはいくつかの類似点があります。 1 つは、アルファ プロトタイプとベータ プロトタイプはどちらも見た目が似ており、機能も共通しているということです。

ただし、これらのプロトタイプを際立たせる大きな違いの 1 つは、大規模かつハイエンドの製造プロセスが常に含まれる DFM 最適化の要素です。 シリコーン成形を例に考えてみましょう。 これは射出成形に似ていると考えることができますが、一度にほぼ 50 個のユニットを生産するのに役立ちます。 この成形に使用されるエンクロージャは特殊な工業用グレードです。

作業員は、プロセス中にシミュレーションがこれらの壊れやすい部品に悪影響を及ぼさないように、プラスチック部品にも細心の注意を払っています。 構造の修正とともに、技術分析、熱シミュレーション、公差分析も忘れてはなりません。

すべてのメーカーは、FCC、RoHS、CE などのさまざまな認証に従ってベータ プロトタイプを利用しています。 重要かつ厳しいテスト方法により、これらのプロトタイプはストレスの多い条件下でも優れたパフォーマンスを発揮するため、安全かつ信頼性が高くなります。

6. 量産前ハードウェア プロトタイプの開発

プリプロダクションは、ハードウェア プロトタイプ開発プロセスにおける重要な段階です。 プロセスのこの時点で、必要な最終設計とコンポーネントのコピーを簡単に作成できます。 待機中の注文に応じて、このコピーの製造をエスカレーションすることもできます。

鋼製の金型を小さく切断する必要がありますが、ここではそれ以上の変更を加えることはできません。 デザインはそのまま残り、変更した内容はすべてプロセスに進みます。 この段階で、作業員はプロトタイプとデザインが完璧であることを確認します。

最終製品がクライアントの要求を満たすことができるように。 すべてが整っている場合、それを「ゴールデン サンプル」と呼び、製品の品質が 100% であることを示します。 生産者は、PVT の目的でもいくつかのサンプルを分離することがよくあります。 これ以上変更する必要がないと判断したら、製品のパッケージにも取り組むことが重要です。