Introducción al diseño de prototipos

Utilizaremos como referencia el caso de la creación del automóvil Tesla, por lo que revisaremos un poco de su historia:


El modelo usado para generar el modelo del carro Tesla es el indicado en libro "Chassis Handbook - Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives" de Bernd Heissing y Metin Ersoy. Los pasos seguidos se muestran en el siguiente diagrama:


La primera etapa o "Mule development", se refiere a tomar la tecnología existente en el mercado y mezclarla para obtener un modelo conceptual; en el cual, se pruebe la validación de la parte fundamental del proyecto. Este modelo obtenido o mula es por tanto, un cruce entre tecnologías que no podrá ser replicada nuevamente. En el caso del Tesla, fue realizado a través del modelo "Tzero", y lo basaron en el Piontek Sportech


De la misma manera, la "Mula" se utiliza para la "Validación de concepto", este proceso es utilizado para obtener resultados en corto tiempo y al menor costo posible. La creación desde 0 de una tecnología es de un coste inmensurable en tiempo, y es este factor el determinante en el éxito de un nuevo producto. En la figura, se muestra la creación del pack de baterías del Tesla por parte de uno de sus fundadores J. B. Straubel. y lo desarrolló en el patio de su casa.


Al obtener una validación exitosa, se ingresa una nueva etapa llamada "Prototipo funcional de concepto", en el cual se intenta probar o validar las partes principales de la tecnología principal junta.

Al igual que sucede con la "Mula", este prototipo es de un solo uso pero de iteración múltiple, ya que en este se prueba y modifica una y otra vez el desarrollo de las partes principales. En la práctica, se recomienda trabajar como máximo con 4 iteraciones y hasta un máximo de 6. Si se sobrepasa de esta cantidad de iteraciones mencionada, es muy probable que el proyecto se vuelva inviable.

En la figura, se muestra la construcción del "Tesla Roadster" en Silicon Valley, el modelo que sería el precursor del primer auto comercial eléctrico de Tesla. Este prototipo, se construyó en un garaje que se convertiría en el taller y laboratorio de investigación de Tesla Motors.


Luego, llegaremos a una etapa llamada "Modelo de nivel de lanzamiento", el cual toma todo lo desarrollado hasta llegar a un modelo casi comercial, generalmente este modelo es de fabricación limitada, caro y de baja producción. 





En el caso de la empresa Tesla, este llamado "Modelo de nivel de lanzamiento" fue el "Tesla Roadster". De los cuales se vendieron pocos y que se volvieron en modelos de colección.


Finalmente, si el producto es exitoso se pasa a una nueva etapa llamada "Modelo comercial", que significa la culminación del desarrollo del producto. Este modelo es ya un modelo de escala, de volumen de producción alto, mayor alcance y menor cantidad de modificaciones. En el caso de Tesla, este fue el ya famoso "Tesla Model S".


OTROS TIPOS DE PROCESOS DE PROTOTIPADO
Uno de los más usados en la actualidad es el llamado "Rapid Prototyping", cuyo proceso se muestra en el siguiente diagrama:


Los diferentes puntos se describen a continuación:
# Identificar el contenido: Para esta parte, debemos hacernos las preguntas ¿qué funcionalidades del diseño queremos probar?, ¿qué deseamos aprender a través del diseño?. Por otra parte, la cantidad de contenido escogido debe ser la mínima para prototipar.
# Construir un prototipo: Construir el prototipo a partir del concepto.
# Revisar y analizar el prototipo: Evaluar el prototipo a partir de estándares predeterminados.
# Congelar el diseño: Paramos de añadir funcionalidades y comenzamos a diseñar y construir un modelo piloto.

Como referencia a este proceso de prototipado, podemos usar el programa de Discovery Chanel "Prototype This".

PARTE 1:

PARTE 2: 

PARTE 3:
  
PARTE 4:

Y las herramientas usadas por este grupo de personas se muestran en el siguiente video:


Este modelo es usado por universidades, centros de investigación y empresas.




En la actualidad otro modelo más de proceso de prototipado se ha incorporado, este se llama "Prototipado Colaborativo". Como una primera premisa, el proceso de generación es similar a los anteriores (como el que se muestra en la figura). En este se define, idea, prototipa, construye y analiza siguiendo los pasos del esquema.


Además, se añade el esquema que se muestra. En el cual, una comunidad con el fin común de construir un prototipo funcional comparte e itera bajo las posibilidades del equipo cada uno de las partes de a probar del prototipo. Este puede ser el ejemplo de la creación de la impresora 3D doméstica RepRap con una comunidad abierta en internet bajo el concepto de "Open Hardware" y "Open Software".


Este nuevo modelo es usado por la empresa americana Quirky que usa una plataforma de internet donde las personas ingresan sus ideas y si este producto tiene éxito, se llevan las utilidades generadas del producto.



En esta empresa se usa el prototipado rápido como modelo de fabricación y validación y el prototipado colaborativo para generar las iteraciones y análisis del producto.


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