innoSkills – Innovation Skills for SME´s 6 Strategie di produzione innovative 6.3 Prototipazione rapida

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6 Strategie di produzione innovativa

6.3 Prototipazione Rapida

Parole chiave

Prototipazione rapida, prototipo, produzione, manifattura, stampa 3D, test di prodotto

Dopo la lettura di questo capitolo si acquisiranno le nozioni di base su cosa sono i

test di prodotto e la prototipazione rapida. Si acquisiranno inoltre conoscenze

circa la terminologia relativa ai processi necessari per mettere a punto le attività

di innovazione. Lo scopo di questo capitolo è quello di fornire un quadro pratico e una

visione d‟insieme di tutti i principali metodi di test di prodotto/prototipazione rapida per

consentire al lettore di ottenere maggiore consapevolezza su quale metodo possa essere

più adatto agli scopi aziendali, in riferimento al proprio mercato e nel rispetto dei propri

prodotti e di quelli della concorrenza. Il capitolo ha l‟intento anche di fornire supporto alle

aziende nello sviluppo e nel miglioramento delle loro capacità di design di prodotto.

Saranno necessari circa 30 minuti per leggere questo modulo.

Introduzione

Le aziende si impegnano ad effettuare rigorosi test di prodotto e prototipazioni, con

continui miglioramenti dei prodotti stessi. Il più delle volte la conduzione di queste attività

può far acquisire una superiorità di prodotto rispetto ai propri concorrenti. La superiorità di

prodotto, aiuta a rafforzare il brand e le quote di mercato, aumenta gli effetti positivi di tutte

le attività di marketing (pubblicità, promozione, vendita, ecc.), e spesso permette al

prodotto superiore di avere un prezzo maggiore rispetto a quello mostrato dai prodotti

della concorrenza.

La maggior parte delle PMI, purtroppo, esegue un numero esiguo di test di prodotto. Solo

alcune PMI implementano realmente il concetto del miglioramento continuo di prodotto. Un

numero ancora minore di aziende sa bene come effettuare i test di prodotto. Pochissime

stanziano un budget adeguato per eseguire una campagna di test di prodotto. Queste

carenze presenti nella maggior parte delle aziende creano per contro molte opportunità

per quelle aziende che si sono continuamente dedicate al miglioramento di prodotto.1

6.3.1 Cosa sono le strategie di test di prodotto?

Lo scopo di una campagna di test di prodotto è quello di verificare le funzionalità del

prodotto stesso prima che venga iniziata la sua industrializzazione. È importante fare una

distinzione tra i diversi tipi di test applicati alle diverse fasi del processo di sviluppo del

prodotto. Questo aiuta il team di sviluppo a comprendere lo scopo di ogni test e a

1 Thomas, Jerry W.: Product Testing. 1993

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considerare il metodo con cui i dati devono essere collezionati. I diversi metodi avranno

obiettivi e approcci diversi. Nel dettaglio sono descritti quattro tipi generali di test:

test esplorativi;

test di accertamento;

test di convalida;

test di comparazione.

6.3.2 Perché il test di prodotto è importante?

Secondo molti studiosi i test di prodotto costituiscono l‟unica ricerca di marketing

importante che la maggior parte delle aziende possa effettuare. Il grande valore del test di

prodotto è forse illustrato meglio da alcuni dei suoi stessi utilizzi. Può essere usato per:

ottenere una superiorità di prodotto rispetto alla concorrenza;

migliorare continuamente le performance del prodotto e la soddisfazione del

consumatore (per mantenere la superiorità del prodotto, specialmente rispetto alla

rapida evoluzione dei gusti dei consumatori nel tempo);

Monitorare i potenziali livelli di rischio introdotti dai prodotti concorrenti al fine di

capire i punti di forza e di debolezza dei propri prodotti;

Ridurre il costo di progettazione del prodotto o dei processi per mantenere la

superiorità del prodotto;

Misurare gli effetti di invecchiamento sulla qualità del prodotto (studi del tempo di vita

a scaffale, shelf-life);

Misurare gli effetti del prezzo, del posizionamento del marchio, del packaging o della

qualità/performance percepita dal consumatore del prodotto;

Fornire una guida per la ricerca e lo sviluppo per la creazione di nuovi prodotti o per

aggiornare prodotti esistenti;

Monitorare annualmente la qualità delle aziende concorrenti, attraverso canali

differenti di distribuzione;

Prevedere il livello di accettazione da parte dei consumatori di nuovi prodotti2.

6.3.3 Dove puoi usare il test di prodotto?

Anche se la maggior parte dei test di prodotto sono condotti nelle aziende produttrici di

alimenti e bevande, i concetti e i metodi di tali test sono applicabili a quasi tutte le

categorie di prodotto, nonostante le strutture e i meccanismi di esecuzione varino da

categoria a categoria. Ad esempio possono essere testati i software, così come i mobili,

2 InnoSupport: supportare le innovazioni nelle PMI. 6.2 Prototipazione rapida e strategie di test di prodotto. 2005

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gli ambienti dei negozi, il cibo per cani, i servizi di una compagnia aerea, i prototipi di

attrezzatura, ecc.

Il beneficio finale del test di prodotto è il vantaggio competitivo. La superiorità del

prodotto è il modo più sicuro per dominare la categoria di appartenenza di un prodotto o

di un‟azienda. Le aziende che si dedicano al test di prodotto possono ottenere una

superiorità di prodotto e un vantaggio competitivo di importanza strategica. Le aziende che

ignorano il miglioramento di prodotto rischiano di trovarsi in tempi rapidi in crisi per la

probabile presenza di un concorrente che ha preparato una migliore “trappola per topi”3.

Quindi le campagne di test di prodotto possono essere utilizzate in qualsiasi azienda, cioè

in ogni tipo di azienda che progetta/realizza un prodotto fisico.

6.3.4 Come vengono applicati i principali test di prodotto?

A dipendere dal punto in cui ci si trova nel processo di progettazione del prodotto,

ci sono tre tipi di test disponibili fra cui optare. Ci sono test esplorativi, test di

valutazione e test di convalida. Un quarto tipo, il test di comparazione, può essere

usato in qualsiasi punto del ciclo di vita della progettazione del prodotto.4

Prova a riflettere: il prodotto gioca un ruolo strategico nella tua azienda? Se sì,

quali metodi di testing sono stati usati finora? Conosci qualcosa di tali metodi?

Le seguenti dichiarazioni sono basate sulla guida Innosupport del capitolo 6.2.5

Test esplorativi

Questi test vengono effettuati nella prima parte del processo di sviluppo del prodotto,

quando il problema è ancora da definire e le soluzioni ancora allo stato embrionale. Si

effettuano preferibilmente quando il team di sviluppo ha chiari sia il profilo sia i bisogni del

consumatore. L‟obiettivo dei test esplorativi è di esaminare e di sondare il potenziale dei

concetti di design preliminari e di rispondere ad alcune domande basilari come:

cosa ne pensano gli utenti dell‟utilizzo di questo concept?

le funzionalità di base proposte hanno un valore per l‟utente?

l‟interfaccia utente è appropriata e utilizzabile?

le nostre supposizioni sulle esigenze dei consumatori sono corrette?

abbiamo frainteso qualche esigenza del consumatore?

3 Thomas, Jerry W.: Test di prodotto. 1993

4 Guida alla pianificazione e alla conduzione di test di usabilità, http://www.lib.washington.edu/usability/guidelines/usability-

guidelines.html

5 InnoSupport: Supportare l‟innovazione nelle PMI. 6.2 Prototipazione rapida e strategie di test di prodotto. 2005

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Test di valutazione

Mentre i test esplorativi mirano ad esaminare l‟adeguatezza di un potenziale numero di

soluzioni, i test di valutazione vanno nel dettaglio, essendo applicati tendenzialmente

nell‟ultima fase di sviluppo del prodotto. Lo scopo principale di un test di valutazione è di

assicurare che le supposizioni rilevanti e le scelte più dettagliate siano appropriate. I test di

valutazione tenderanno a focalizzarsi sulla fruibilità o sul livello di funzionalità offerto e, in

alcuni casi, possono essere utili per valutare preventivamente i livelli di performance.

Assumendo che è stato selezionato il miglior concept fra quelli emersi in progettazione, il

test di valutazione ha l‟obiettivo di assicurare che esso sia stato implementato in modo

efficiente e deve dare risposte a domande quali:

il concept è utilizzabile?

il concept soddisfa tutti i bisogni dell‟utente?

come il consumatore usa il prodotto e come potrebbe essere più efficiente?

come sarà assemblato e testato il prodotto e come questo potrebbe essere accolto in

un modo migliore?

può l‟utente completare tutti i compiti che sono previsti dal prodotto?

Controlla: sei in grado di rispondere alle domande di cui sopra per il tuo prodotto?

Se no, cosa puoi fare per ottenere le informazioni richieste?

Test di convalida

Il test di convalida è generalmente condotto dopo il processo di sviluppo, per assicurare

che l‟intera progettazione del prodotto sia andata a buon fine. Questo può includere analisi

di fruibilità, di performance, di realizzabilità e di sostenibilità, di robustezza e metodi di

assemblaggio. I test di convalida sono normalmente usati per valutare la reale funzionalità

e performance, così come era previsto nella versione di produzione, e le attività di testing

devono essere realizzate totalmente, non semplicemente superate.

È probabile che il test di convalida sia la prima opportunità di valutare

contemporaneamente sia gli elementi sia i componenti del prodotto, sebbene gli elementi

siano stati testate singolarmente in precedenza. Quindi il prodotto dovrebbe assomigliare

quanto più possibile al prodotto finale, incluso il packaging, la documentazione e il

processo di produzione. Inclusa al test di convalida ci sarà una valutazione formale come

richiesto da certificazioni di sicurezza o da normative esistenti. Rispetto ad un test di

valutazione, c‟è quindi molta più enfasi sul rigore sperimentale e la consistenza del test

stesso. È preferibile che tali test di valutazione siano portati avanti in modo indipendente

dal team di progettazione, anche se devono essere basati sugli input che arrivano dal

team di sviluppo, sugli standard e sui criteri di valutazione.

Test di comparazione

Questo test compara le reazioni degli utenti ai molteplici esempi di implementazione del

prodotto. Questo test può essere usato in qualsiasi fase del processo di progettazione per

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Innovation Process Phases Overview

PHASE 1 PHASE 2 PHASE 3 PHASE 4

PROJECT SELECTION

1. Analisi requisiti cliente

2. Analisi Concorrenza

3. Analisi Trend di Mercato

4. Analisi nuove Tecnologie

IDEAS GENERATION

1. Generazione Idee

2. Creazione dei Concepts

3. Analisi dei pro e contro

4. Analisi di Rischio

DESIGN

1. Design dettagliato

2. Validazione Virtuale

3. Definizione dei requisiti

4. Piano Prove

VERIFICATION

1. Esecuzione Prove sperimentali

2. Esame dei Risultati

3. Analisi economica

comparare in modo radicale le diverse progettazioni e implementazioni. Può essere anche

usato per determinare quale progettazione è più semplice da usare e quali sono i vantaggi

e gli svantaggi tra i diversi progetti. Questo test può essere un test esplorativo se una

molteplicità di progetti vengono comparati dal punto di vista qualitativo. Di solito il risultato

è un prodotto migliorato che combina le idee eccellenti. Il miglior risultato che

normalmente viene dalla comparazione degli esempi, differenzia in modo radicale le varie

implementazioni.

6.3.5 Caso studio sui test di prodotto

Test per lo sviluppo di nuovo prodotto nel settore Automotive

Una multinazionale con sede a Livorno, implementa una catena di test funzionali allo

sviluppo di nuovi prodotti. Come si evince dallo schema sottostante, l‟azienda inserisce

vari test lungo il processo di innovazione, traendo molti benefici nella realizzazione di un

prodotto con rischio ridottissimo di fallimento sul mercato.

Partendo dall‟analisi delle esigenze del consumatore e dal suo modo di rapportarsi con

l‟oggetto dello sviluppo (test esplorativi), vengono progressivamente inseriti test di

valutazione in un piano prove (valutazione) e nell‟esecuzione di test sperimentali

(comparazione e convalida). In particolare l‟azienda adotta la metodologia DFMEA: analisi

preventiva dei modi di guasto e di individuazione delle azioni necessarie per la risoluzione

dei problemi. La DFMEA rappresenta uno strumento di progettazione ben noto, specie in

campo automotive, per l‟analisi preventiva di sistemi complessi e per la individuazione

delle possibili cause di malfunzionamento (funzione degradata), guasto (assenza di

funzione) e azionamento accidentale o involontario (funzione non desiderata o con effetto

improvviso e non previsto). Mediante tale tecnica sarà possibile effettuare una analisi

completa del nuovo sistema a partire dalle funzioni principali e dagli eventuali vincoli

legislativi e di interfaccia, andandone ad evidenziare i “punti deboli” e definendo le azioni

preventive di analisi, progetto e verifica da utilizzare per limitare il rischio di funzionamento

non conforme. Questo tipo di analisi viene effettuata sia sul sistema sia sui componenti di

ogni gruppo-prodotto relativo alla configurazione scelta. Tutto il processo di innovazione è

permeato da un Piano di Prova ad elevato livello di dettaglio. Si tratta quindi di un‟attività

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complessa, all‟interno della complessità più ampia del processo di innovazione di prodotto,

ma che garantisce prodotti qualitativamente rappresentanti lo stato dell‟arte per il settore di

riferimento dell‟azienda.

6.3.6 Che cos’è la prototipazione rapida?

In generale il rapid prototyping (RP) è una tecnologia che permette di produrre

oggetti in 3D in meno tempo di metodi manuali di produzione di prototipi (di solito

ore e giorni, invece di settimane e mesi), senza l‟uso di strumenti meccanici. I

dispositivi per il RP sono progettati per supportare la necessità di una più veloce

transizione alla produzione industriale, che è estremamente importante per un‟azienda in

un mercato che si sviluppa velocemente. Molte macchine per il RP creano geometrie 3D

sviluppandole strato dopo strato. Si tenga presente che l‟alta velocità di realizzazione

prevista da un processo di CNC, un processo deduttivo, usa gli stessi criteri.6

Il termine rapid prototyping (RP) si riferisce ad una categoria di tecnologie con le quali

costruire modelli fisici da dati CAD. Questi modelli tridimensionali permettono al progettista

di creare prototipi tangibili in modo molto veloce, piuttosto che immagini bidimensionali.7

Alcune aziende usano il termine “rapid prototyping” in un senso meno tecnico - intendono

semplicemente la produzione di un prototipo nel minor tempo possibile. Questo approccio

viene usato da una delle principali aziende di progettazione, la IDEO. Come dice Tom

Kelley8:

“Coloro che sperimentano, coinvolgono gli stakeholder nel processo di prototipazione. Essi

tirano fuori, in modo sincero, osservazioni utili. Cominciano a fare le connessioni

emozionali necessarie per colmare il gap tra la routine odierna e l’innovazione di domani.”

Lead user è un termine sviluppato da Eric von Hippel nel 1986. La sua definizione per

lead user è:

1. soggetto che si confronta con i bisogni, che sono quelli del mercato, ma lo fa

mesi o anni prima che il mercato li prenda in considerazione;

2. sono soggetti posizionati in modo da beneficiare preventivamente e

significativamente della soluzione trovata per il soddisfacimento di questi nuovi

bisogni.

6 Thomas, Jerry W.: Test di Prodotto. 1993

7 William Palm (May 1998) Guida alla prototipazione rapida: http://www.me.psu.edu/lamancusa/rapidpro/primer/chapter2.htm

8 Tom Kelley, Le dieci facce dell‟innovazione, p. 49

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In altre parole: i lead user sono gli utenti di prodotti sconosciuti al grande pubblico, il quale

ne beneficerà fortemente se essi troveranno la soluzione ai propri bisogni in tali nuovi

prodotti.9

I lead users sono spesso ansiosi di testare il prodotto nella sua prima versione o anche di

collaborare al suo sviluppo (prosumer, n.d.tr), per esempio molti prodotti per il tempo libero

vengono co-inventati con l‟aiuto dei lead user. Questo concetto è stato inventato ed

ancora largamente usato nell‟industria del software (versioni alfa, beta ecc.).

6.3.7 Dove puoi usare la prototipazione rapida?

La maggior parte dei servizi di RP vengono venduti alle seguenti aziende: design &

engineering, R&S, prodotti di consumo, elettronica, aerospazio, automotive, robotica,

elettrodomestici, telecomunicazioni, ortopedia, assistenza sanitaria, dentistica, fonderia,

petrolio e gas, petrolchimico, giocattoli e plastica, ecc.

Alcuni strumenti hanno molti tipi di utilizzo. Essi possono fungere ad esempio da eccellenti

supporti video per la comunicazione di idee ai collaboratori o ai clienti. In più i prototipi

possono essere usati per i test di design. Ad esempio un ingegnere aerospaziale può

montare un modello in lamina di un aereo in un una galleria del vento per misurare la

portanza e la resistenza all‟avanzamento. I designer hanno sempre utilizzato i prototipi, e

la RP permette loro di avere i modelli in modo più veloce e più economico.

Oltre che a produrre prototipi, le tecniche di RP sono usate per il tooling (rif. “rapid tooling”)

e anche per fabbricare componenti di prodotti di qualità (manifattura rapida). Per le

produzioni di breve periodo e obiettivi complessi, la RP è spesso il miglior processo di

produzione disponibile. Il concetto “rapid” è un termine relativo: la maggior parte dei

prototipi necessitano dalle tre alle settanta ore per essere costruiti. Questo dipende

principalmente dalle dimensioni e dalla complessità dell‟oggetto. Questi tempi possono

sembrare lunghi, ma sono molto più veloci rispetto alle settimane o ai mesi richiesti per

fare un prototipo con i macchinari tradizionali. Questo enorme risparmio di tempo permette

ai produttori di lanciare i prodotti sul mercato più velocemente e con minori costi.10

Fermati e ricorda le applicazioni del RP:

supporto visivo per la comunicazione verso collaboratori e clienti;

test di progettazione.

Hai mai usato la RP per questi scopi? È adatto alla tua azienda e come potresti gestire il

processo?

9 http://en.wikipedia.org/wiki/Lead_user

10 William Palm (May 1998) Rapid Prototyping Primer: http://www.me.psu.edu/lamancusa/rapidpro/primer/chapter2.htm

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6.3.8 Perché la prototipazione rapida è importante?

Il rapido sviluppo di modelli o prototipi può largamente ridurre i costi di sviluppo e

il ciclo di sviluppo del prodotto. Nel 1994, Pratt & Whitney raggiunsero "una

riduzione dei costi e di tempo dal 70 al 90%”, incorporando la RP nel loro

processo di microfusione.11

In più, può essere usata nei test di mercato prima che il prodotto entri nella fase finale di

produzione e in quella di successiva commercializzazione. Da quando lo sviluppo è basato

su cambiamenti o miglioramenti della tecnologia, i test sui prototipi sono solitamente

condotti da esperti di tecnologia che non tengono molto in considerazione i costi di un

certo sviluppo (il costo dello sviluppo di un prodotto è dovuto al materiale, al personale

aggiuntivo, alla formazione del personale e ai cambiamenti di sistema di produzione). Lo

sviluppo rapido di modelli sarà di successo solo se si procederà come segue:

ogni prototipo fornisce risposte a domande specifiche;

il prototipo deve essere dettagliato e complesso fin quanto è necessario affinché

fornisca le informazioni dovute;

se ci sono più idee di prodotto, è necessario sviluppare più prototipi;

le decisioni devono essere prese durante lo sviluppo del prototipo, senza inficiare

sulla sua forma finale;

più velocemente si sviluppa il prototipo, più velocemente si svilupperà il nuovo

prodotto.12

6.3.9 Come usare la prototipazione rapida?

Al massimo sono sei le tecniche di RP disponibili in commercio, ognuna con punti

di forza unici. Dal momento che le tecniche di RP sono sempre più usate nelle

applicazioni non-prototyping, queste sono spesso congiuntamente rivolte alla

fabbricazione di solidi con forme complesse, manifattura automatica al computer,

manifattura stratificata.

La RP è un processo che lavora per “addizione”, che combina strati di carta, cera o

plastica per creare un oggetto solido. Al contrario molti processi di produzione (zigrinatura,

trivellazione, smerigliatura) sono “sottrattivi”, e rimuovono materiale da un blocco solido.

La natura additiva del processo di RP permette di creare oggetti con caratteristiche interne

complicate che non potrebbe essere realizzato in altri modi.13

11 ibid

12 InnoSupport: Supportare l‟innovazione nelle PMI. 6.2 Prototipazione rapida e strategie di test di prodotto. 2005

13 William Palm (May 1998) Guida alla prototipazione rapida: www.me.psu.edu/lamancusa/RapidPro/primer/chapter2.htm

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Il processo base

Le seguenti asserzioni sono basate su un metodo per la creazione automatica di una

dentatura usando il laser altimetrico per creare il modello di una cavità orale in 3D, usando

una connessione digitale ad internet per realizzare una modelizzazione stereolitografica

rapida.14 Nonostante esistano diversi metodi di realizzazione di prototipi, tutti adoperano le

5 fasi basilari seguenti:

1. creare un modello CAD del progetto;

2. convertire il modello CAD nel formato STL15;

3. tagliare il file STL in sezioni;

4. costruzione del modello strato dopo strato;

5. pulizia e finitura del modello.

Creazione di un modello CAD del progetto: innanzitutto l‟oggetto da costruire è

modellato usando il software di Computer Aided Design (CAD). I modellatori di solidi,

come ad esempio Pro/ENGINEER, tendono a rappresentare in modo più accurato gli

oggetti in 3D, di quanto non facciano i modellatori bidimensionali come ad esempio

autoCAD, e portano quindi a risultati migliori. Il progettista può usare un file CAD o può

crearne uno nuovo appositamente per il modello da costruire. Questo processo è identico

per tutte le tecniche di costruzione RP16.

Per un esempio di creazione di modelli con CAD e dell‟uso della realtà virtuale, guarda il

video che segue realizzato dal Centro di Design della Volkswagen di Potsdam (Germany):

http://www.youtube.com/watch?v=ckuh1ZfIYrw.

Convertire il modello CAD nel formato STL: i vari pacchetti CAD usano molti algoritmi

diversi per rappresentare gli oggetti solidi. Per stabilire una coerenza è stato adottato il

formato STL come standard dell‟industria del RP. Il secondo passo, quindi, è quello di

convertire il file CAD nel formato STL. Questo formato rappresenta una superficie

tridimensionale come un assemblaggio di triangoli a due dimensioni, come “le

sfaccettature di un gioiello tagliato”17.

Tagliare il file STL in sezioni: questa è la terza fase, in cui un programma di pre-

elaborazione prepara la costruzione del file STL. Sono disponibili vari programmi e molti

14 Thomas, Richard J.: Metodo per la creazione automatica di una dentatura con l‟utilizzo di un laser altimetrico per creare il modello di

una cavità orale 3-D, e utilizzo di una connessione digitale ad internet verso una macchina per la stereolitografia rapida,

http://www.patentstorm.us/patents/7153135/fulltext.html

15 Stereolitografia.

16 Ididem nota 13

17 ibid

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permettono all‟utente di modificare le dimensioni, la collocazione e l‟orientamento del

modello.18

Costruzione del modello strato dopo strato: la quarta fase è la reale costruzione del

componente. Usando una delle diverse tecniche, i macchinari RP costruiscono uno strato

con polimeri, carta o polvere di metallo. Molte macchine sono completamente automatiche

e necessitano di pochissimi interventi umani19.

Pulizia e rifinitura: la fase finale è la post-elaborazione. Questo implica la rimozione del

prototipo dalle macchine con il distacco dai supporti. Alcuni materiali fotosensibili

necessitano di essere profondamente trattati prima dell‟uso. I prototipi posso richiedere

anche una minore pulizia e trattamento della superficie. Incartato, sigillato e/o dipinto, il

modello migliorerà il suo aspetto e la sua durata20.

Un esempio del processo completo di rapid prototyping alla Motorola si trova in questo

video: http://www.youtube.com/watch?v=s3gHHeD6cv8.

Gli investimenti necessari per la tecnologia del RP

È necessario usare il pacchetto software di Computer-Aided Design (CAD) per il rapid

prototyping. Il processo supportato dai file CAD è ideale per tutte le tecniche di costruzione

in RP. Le aziende posso comprare il software CAD via Internet, oppure da un esperto di

ICT. Esso è relativamente costoso ma se utilizzato correttamente e correntemente fa

aumentare molto la produttività, così come l‟efficienza attraverso miglioramenti della

personalizzazione e dell‟estensione dell‟interfaccia utente, che aumenta la produttività

nella realizzazione delle bozze, riducendo il numero di fasi necessarie. In più, il software

CAD ha diverse altre caratteristiche che moltiplicano il valore dell‟investimento. Il

pacchetto software ha solitamente strumenti di navigazione facilitati, che fanno

velocemente trovare la strada tra i modelli 3D presenti nelle librerie.

Si consiglia di dedicare mezza giornata per verificare se la rapid prototyping è

utilizzata nella tua organizzazione. Coinvolgi gli esperti ed i tuoi colleghi per una

sessione di brainstorming. Chiedi loro come sarebbe difficile seguire i passi sopra

menzionati e quali difficoltà hanno al momento. Prepara una checklist sulla base delle 5

fasi del processo sopra elencate per controllare se la RP nella tua organizzazione

possiede i requisiti base.

18 ibid

19 ibid

20 Cosa è la prototipazione rapida? http://www.rapid-prototyping.us/BasicProcess.php

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6.3.10 Caso di studio sul rapid prototyping

Un‟azienda di Pisa nasce nel 1985 come società di Ingegneria Meccanica con interessi in

diversi settori di attività. Conduce ricerche e progettazione meccaniche di motori, veicoli,

dispositivi sperimentali, ed apparecchiature elettroidrauliche. Realizza disegni tecnici,

modelli 3D CAD, e costruisce prototipi. Verifica calcoli di strutture con metodologia che

include FEM ed effettua analisi di costo su progetti e sistemi di produzione. Quindi si tratta

di una realtà che ha introdotto da tempo i concetti di sviluppo prodotto grazie alle

tecnologie di Prototipazione Rapida.

L‟azienda, oltre a tutti i più moderni software per la progettazione assistita dal calcolatore,

possiede due robot antropomorfi ad attivazione manuale per svolgere prevalentemente

attività di “reverse-engineering”, grazie alle quali è possibile effettuare la misurazione di

superfici di oggetti solidi comunque complessi, il calcolo dimensionale per comparazioni al

CAD, le ispezioni e gli allineamenti con estrema precisione. Questa tecnica consente fra le

altre cose di fare verifiche di corrispondenza fra le matematiche con cui sono stati

realizzati i componenti e le effettive misure e ingombri dei pezzi finiti, al fine di apportare

modifiche in modalità “Trial & Error” velocizzata per ottimizzare la produzione e renderla

fedele alle vere intenzioni dei progettisti. La tecnologia rende inoltre possibile progettare e

costruire rapidamente pezzi asimmetrici e di forma unica e complessa, difficilmente

ottenibili con i tradizionali software CAD.

6.3.11 Riepilogo dei punti chiave

Come accennato in questo capitolo, il test di prodotto e la rapid protyping sono molto utili

per motivare tutte le persone coinvolte nei processi di innovazione, e per supportare la

comunicazione di un‟immagine di organizzazione innovativa.

La conoscenza dei maggiori metodi di test di prodotto come il test esplorativo, il test di

convalida, di valutazione e test di comparazione combinati con l‟abilità di produrre

modellini di nuovi prodotti velocemente e professionalmente usando la tecnica di RP,

valorizzano le attività di innovazione di un‟organizzazione. Lo sviluppo di modelli e di

prototipi può inoltre ridurre il costo di sviluppo e il ciclo di sviluppo di prodotto del tuo

processo innovativo.

Leggendo questo modulo si sono acquisite conoscenze di base circa i concetti

basilari sul test di prodotto, sulle strategie del test di prodotto da usare e sulla

rapid prototyping. È stata presentata una panoramica di come questi processi

siano importanti nel miglioramento del prodotto. Hai scoperto come intraprendere una

procedura di test di prodotto e quali punti chiave devono essere considerati prima che

l‟azienda inizi a creare un nuovo prodotto. Con l‟aiuto di questo modulo puoi valutare se

iniziare ad introdurre la rapid prototyping in azienda, seguendo la struttura del processo

internazionalmente condivisa.

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BIBLIOGRAFIA

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Per approfondire

Jeffery Rudin (1994): Manuale dei test di usabilità, 30-42 p. John Wiley&Sons Inc.

Kenneth G – Cooper (2001): La Tecnologia di prototipazione rapida, CRC Press

Kelley T, Le dieci facce dell‟innovazione, Doubleday, 2005, ISBN 0-385-51207-4

innoSkills – Innovation Skills for SME´s 6 Strategie di produzione innovative 6.3 Prototipazione rapida

© innoSkills 13/14

GLOSSARIO

Computer-Aided Design (CAD) è la tecnologia usata per supportare la progettazione

virtuale di un prodotto. (Tratto da: http://en.wikipedia.org/wiki/Computer-aided_design,

consultato il 25/03/2010)

L‟abbreviazione CNC sta per computer numerical control, e si riferisce ad un computer

“controllore” che legge le istruzioni G-code e guida gli strumenti di una macchina, un

dispositivo meccanico tipicamente usato per fabbricare componenti dalla rimozione

selettiva di materiali. Il CNC fa interpolazioni numeriche dirette del taglio di uno strumento

di lavoro di una macchina. I parametri operativi del CNC possono essere modificati

attraverso un software. (Tratto da: http://www.answers.com/topic/cnc, consultato il

25/03/2010)

Il Fuzzy Front End (FFE) oppure Front End of Innovation (FEI): è la fase di partenza

della progettazione di un nuovo prodotto. È nel front end che un‟organizzazione formula un

concetto del prodotto da sviluppare e decide se investire o no risorse nello sviluppo

successivo di un‟idea. È la fase che intercorre tra la prima presa in considerazione di

un‟opportunità e il momento in cui ci si ritiene pronti di entrare nel processo strutturato di

sviluppo di prodotto; essa include tutte le attività che vanno dalla ricerca delle nuove

opportunità attraverso la formazione di un‟idea fino allo sviluppo di un concetto preciso. La

Fuzzy Front End termina quando l‟organizzazione approva e comincia a sviluppare

formalmente un concetto. (Tratto

da:http://en.wikipedia.org/wiki/New_product_development#Fuzzy_Front_End consultato il

25/03/2010)

Prototipo: è un modello originale, una forma, un oggetto da usare come esempio tipico,

base o standard per altri oggetti della stessa categoria. (Tratto da:

http://en.wikipedia.org/wiki/Prototype, consultato il 25/03/2010)

Rapid prototyping: è la costruzione automatica di un oggetto fisico usando la lavorazione

di solidi senza forma. Le prime tecniche di rapid prototyping erano disponibili negli anni „80

per produrre modelli e parti di prototipo. Oggi, sono usate per una gamma molto più ampia

di applicazioni; sono anche utilizzate per produrre parti di prodotti di qualità in piccole

quantità. Alcuni scultori usano la tecnologia per produrre forme complesse per le loro

mostre. (Tratto da: http://en.wikipedia.org/wiki/Rapid_prototyping, consultato il 25/03/2010)

Stampa tridimensionale: è un metodo per convertire un modello virtuale 3D in un oggetto

fisico. La stampa 3D è una categoria della tecnologia del rapid prototyping. Le stampanti

3D lavorano stampando strati successivi su quelli precedenti per costruire un oggetto

tridimensionale. Le stampanti 3D sono generalmente più veloci ed economici di altre

tecnologie di fabbricazione. (Tratto da: http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing, consultato

il 25/03/2010)

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Non-prototyping applications: una nuova classe di software, chiamata anche

“Application Simulation Software”, permette agli utenti di costruire velocemente simulazioni

leggere e animate di un programma esistente per computer, senza scrivere nuovi codici.

L‟Application Simulation Software premette ai tecnici e non di sperimentare, testare,

collaborare e convalidare il programma simulato, e fornisce rapporti come annotazioni,

screenshot e schemi. (Tratto da: http://en.wikipedia.org/wiki/Software_prototyping,

consultato il 25/03/2010)

Solid freeform fabrication: (SFF) è un insieme di tecniche per realizzare

(http://en.wikipedia.org/wiki/Manufacturing) oggetti solidi, con il rilascio di energia

sequenziale e/o materiale per specificare dei punti nello spazio per produrre un solido.

(Tratto da: http://en.wikipedia.org/wiki/Solid_freeform_fabrication, consultato il 25/03/2010)

Computer-Automated Manufacturing: è un approccio di organizzare un piano di

produzione così che tutte le possibili analisi, decisioni e azioni sono assegnate ad un

computer master. (Tratto da:

www.engr.siu.edu/staff2/deruntz/IT208/Chapter%2021%20Production%20Control.ppt,

consultato il 25/03/2010)

Layered manufacturing : è una tecnologia che permette di costruire prototipi fisici in tre

dimensioni (3D) direttamente dalla presentazione digitale, a partire da una serie di livelli

bidimensionali (2D) sovrapposti. (Tratto da: http://portal.acm.org/citation.cfm?id=1210589,

consultato il 25/03/2010)

STL: è il formato di un file nato dalla stereolitografia del software CAD. Questo formato è

supportato da molti altri pacchetti software, è ampiamente usato per la rapid prototyping e

per supportare la produzione assistita dal calcolatore. Il file STL descrive solo la superficie

geometrica di un oggetto tridimensionale senza alcune rappresentazione di colore e

consistenza o altri attributi dei modelli CAD. (Tratto da:

http://en.wikipedia.org/wiki/STL_(file_format))