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Prototypenentwicklung: Zum Testen und Optimieren eines ganzheitlichen Produkts.

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Prototypenentwicklung: Zum Testen und Optimieren eines ganzheitlichen Produkts.

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Prototypenentwicklung

Die Prototypenentwicklung mit seiner agilen Vorgehensweise ist im Rahmen der Produktentwicklung ein unabdingbarer Faktor. Denn mittels der so bezeichneten Prototypen können Sie geplante oder auch bereits vorhandene Produkte auf Funktionalität prüfen, die technischen Merkmale testen oder zum Beispiel auch das Design anpassen. Dazu werden im Laufe des Entwicklungsprozesses oftmals gleich Versuchsmodelle oder Vorab-Versionen des jeweiligen Produkts gefertigt. Die Prototypenentwicklung fungiert dabei allerdings nicht als linearer Prozess. Vielmehr geht es im iterativen Sinne um das Testen und das Optimieren eines ganzheitlichen Produkts oder auch von Teilkomponenten.

Der Prototypenbau nimmt dabei einen grundsätzlich hohen Stellenwert ein. Denn das Prototyping bildet die Basis für die Marktreife von Produkten. So unterstützt Sie die Prototypenentwicklung im Hinblick auf die Fertigung von Produkten bei der Modifizierung respektive Optimierung bestehender Techniken, bei der Umsetzung innovativer Technologien, bei der Verbesserung der Funktionalität oder beim Abstimmen des Designs. Letztendlich trägt der Prototypenbau durch die Test- und Optimierungsmöglichkeiten auch zur Erschließung neuer Geschäftsmodelle und Anwendungsgebiete bei. Das Ziel bei der Prototypenentwicklung ist diesbezüglich in der Regel darauf ausgerichtet, technisch-funktionelle Lösungen zu erarbeiten, welche sowohl technologisch und sicherheitstechnisch als auch wirtschaftlich besser als zum Beispiel ein bereits bestehendes Produkt sind. Auch gänzlich neue Wege und Produktvorstellungen bzw. -visionen genießen im Rahmen der Prototypenentwicklung einen breiten Raum.

In der Regel wird die Einführung von marktreifen Produkten in das jeweilige Marktsegment bereits mit Prototypen begonnen. Im Rahmen einer expliziten Marktkommunikation werden diese Prototypen dabei ausgewählten Kunden zu Erprobungszwecken angeboten. Gleichzeitig mit der Markteinführung startet dann auch der Produktlebenszyklus.

Was bewirkt die Prototypenentwicklung genau?

Der Begriff Prototypenentwicklung ist eng mit dem Prozess der Produktentwicklung verknüpft. Bei der Produktentwicklung an sich werden Lösungen zu technischen und funktionellen Fragen sowie auch zur Formgebung und zum Design generiert, die im Endeffekt zu einem vermarktbaren Produkt und gegebenenfalls auch zur Serienfertigung führen. Durch die Entwicklung von Prototypen wird die Fertigung marktfähiger Produkte weitaus zuverlässiger und besser planbar sowie auch nachprüfbar. Der Ansatz bei der Prototypenentwicklung erfolgt oftmals im Rahmen einer iterativen Produktentwicklungsmethodik. Dies bedeutet, dass bisherige Ergebnisse innerhalb des Entwicklungsszenarios immer wieder neu auf dem Prüfstand stehen und bisherige Resultate bei Bedarf korrigiert werden können.

So wird das Prototyping zum Beispiel in der Verfahrenstechnik dafür genutzt, um Anlagen, Apparate oder auch nur einzelne Komponenten funktionell und gestalterisch optimiert umzusetzen. Dank einer gezielten Prototypenentwicklung entstehen dabei Spezifikationen, die oftmals auf Basis von Forschungsergebnissen, neuen Erkenntnissen und innovativen Technologien gestaltet werden. Auf diese Weise unterstützt die Prototypenentwicklung respektive die erschaffenen Prototypen die Produktgestaltung gemäß der Prinzipien der methodischen Produktentwicklung. Dadurch werden die Funktionalität abgesichert, Entwicklungszeiten verkürzt, Fertigungskosten gesenkt und letztendlich auch der Kundennutzen bzw. der Mehrwert optimiert.

Die Vorgehensweise bei der Prototypenentwicklung

Da es bei der Entwicklung von Prototypen nicht zu einer linearen Vorgehensweise kommt, sondern schritt- bzw. stufenweise Verbesserungen im Fokus stehen, lässt sich die Prototypenentwicklung in verschiedene Segmente unterteilen. Analog zur Produktentwicklungsmethodik kommt es bei der Prototypenentwicklung dabei zu folgenden Phasen:

Die Planungsphase

In erster Instanz wird die jeweilige Entwicklungs-Aufgabe explizit formuliert. Als übergreifendes Arbeitsziel fungiert dabei in der Regel die Erstellung eines Lastenhefts als explizite Anforderungsliste. Auf Basis dieses Lastenheftes wird dann nach einer umfassenden Analyse auf funktionaler Ebene bezüglich bestehender Möglichkeiten der Produktrealisierung ein Pflichtenheft erstellt. Die eigentliche Prototypenentwicklung startet dann, sobald Lastenheft und Pflichtenheft miteinander abgeglichen wurden.

Die Konzeptphase

Um aus einer Vielzahl an möglichen Lösungen genau die Lösungen herauszufiltern, die den Wesenskern der Aufgabe treffen, ist eine abstrakte Darstellung der ganzheitlichen Produkt-Funktion empfehlenswert. Dabei können Sie die eigentliche Produkt-Funktion in mehrere Teilfunktionen zerlegen und diese dann verschiedenen Lösungsprinzipien zuordnen. Durch die Verknüpfung der einzelnen Prinzipien entstehen dann mehrere Lösungsvarianten für die Gesamt-Funktion. Um die abstrakte Wirkstruktur dieser Varianten detailliert in Augenschein nehmen zu können, sollte sie grundsätzlich in Blockschaltbildern dargestellt werden. So können unmöglich realisierbare Varianten von vorne herein ausgeschlossen werden. Die verbleibenden Varianten bzw. Lösungsprinzipien werden anschließend durch eine subtil-detaillierte Bewertung reduziert. Die hieraus gewonnen Ergebnisse bilden dann das Gerüst für die Entwurfsphase.

Die Entwurfsphase

Auf Grundlage eben der identifizierten Lösungen in konzeptioneller Form wird jetzt auch gestalterisch festgelegt. Involviert sind hierbei – je nach geplantem Prototyp bzw. Produkt – Techniker, Ingenieure und Produktdesigner. Im Rahmen der Prototypenentwicklung werden innerhalb dieser Phase die einzelnen Bausteine als relevante Funktionsträger großmaßstäblich zusammengesetzt. Anschließend müssen die Funktionsträger sowohl quantitativ, ergonomisch und ästhetisch als auch sicherheitstechnisch sowie fertigungsgerecht dimensioniert werden, damit ein maßstäblicher Feinentwurf entsteht. Auf Basis dieser Feinentwürfe fertigen die Entwickler dann erste maßstäbliche Prototypen respektive Modelle an. Diese werden gewollt einfach gehalten. Sie dienen lediglich zur Beurteilung der äußeren Erscheinung sowie zum Beweis der Funktionalität. Diese ersten Modelle nehmen bei der Entwicklung von Prototypen einen hohen Stellenwert ein, um im Hinblick auf Design und Funktionen genügend Sicherheit zu erlangen.

Die Ausarbeitungsphase

In dieser Phase der Prototypenentwicklung entstehen immer detailliertere Modelle. Zumeist wird der Entwurf dabei in der Form ausgearbeitet, dass der Prototyp letztlich als fertiges Produkt in die Serienfertigung – zumeist Kleinserien – gehen können. Dafür werden exakte Konstruktions-Unterlagen angefertigt. Sobald die ersten exakt der Zielvorgabe entsprechenden Einzelteil-Zeichnungen vorliegen, werden auf dieser Grundlage explizite Prototypen angefertigt und ausgiebig getestet. Dies ist ein wichtiger Vorgang, da so Zeichnungsfehler oder prinzipielle Schwachstellen beseitigt werden können. In der Regel werden erst danach entsprechende Montagezeichnungen angefertigt.

Prototypenentwicklung: Diese Verfahren finden Anwendung

Um im Rahmen der Prototypenentwicklung schnell kostengünstige Prototypen anzufertigen, kommen moderne Verfahren zum Einsatz, mittels derer der ganzheitliche Produktentstehungsprozess hochgradig effizient gestaltet werden kann. Zur Verfügung stehen dabei folgende Verfahrenslösungen: 
- Rapid Prototyping: Hierbei handelt es sich um spezielle Fertigungsverfahren, wie zum Beispiel der 3D-Druck, Selektives Lasersintern, Stereolithografie oder Laserauftragsschweißen.

  • Digital Prototyping:
    Hier werden Prototypen als computerbasierte Simulation entworfen.
  • Rapid Control Prototyping:
    Dies ist eine Entwurfsmethode zur Steuerungs- und Regelungsentwicklung.

Prototypenentwicklung: Die Vorteile auf einen Blick

Die Entwicklung von Prototypen generiert für ein Unternehmen gleich mehrere Vorteile. Die wichtigsten Vorzüge haben wir für Sie transparent aufgelistet:

  • 
Höhere funktionelle und ergonomische Qualität des Endprodukts.
  • Frühzeitiges Erkennen von Fehlern und Schwachstellen.
  • Schnelle Anpassung von Design und Funktionalitäten.
  • Exzellente Genauigkeit; auch Hohlräume können abgebildet werden.
  • Zeitvorteile durch einen hohen Grad an Automatisierung.
  • Großer Freiheitsgrad im Hinblick auf die Fomgebung.
  • Stets zeitnahe Verfügbarkeit von Prototypen.
  • Weitaus kostengünstiger als herkömmliche Verfahren wie beispielsweise der Modellbau.

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