For at udvikle et produkt fra bunden af, giver det mening af bygge prototyper og teste disse, for at sikre produktet kan anvendes som det var planen. Specielt ved udvikling af prototyper til interaktionsdesign, og prototyper som tager del i et iterativt udviklingsforløb (såsom agil development, lean startup, brugercentreret design udvikling og lignende) er det essentielt at den fremstillede prototype opfylder et enkelt mål. Prototypen skal visualisere den hele eller en unik del af det konceptuelle design – for eksempel en enkelt feature som ønskes testet; det æstetiske udtryk; hvordan interaktionen med produktet føles; eller om den givne feature giver mening i brugerens kontekst. Alle disse (og mange flere) aspekter kan undersøges ved hjælp af prototyper når der testes med og evalueres på dem sammen med slutbrugeren.

 

Der er for denne artikel opstillet en problemstilling som vil forsøges løst med prototyper, udviklet med forskellige metoder. Denne artikel beskriver en praktisk gennemgang af forskellige metoder til fremtilling af prototyper, dette kaldes også prototyping (https://www.usability.gov/how-to-and-tools/methods/prototyping.html), som kan løse den givne problemstilling. Alt efter, hvad en prototype præcis skal undersøge, er der forskellige fremstillingsmetoder som egner sig bedst. Fordele og ulemper ved de forskellige beskrevne former for prototype metoder vil blive gennemgået og deres brugspotentiale analyseret. Derved vil der findes frem til, hvilke problemstillinger de forskellige prototyper bedst er egnet til at løse, og hvilke krav til tests de kan opfylde. Prototyping er en fysisk manifestation af et design interface mellem designers intention og brugerens behov.

 

For denne artikel blev der valgt at fokusere på udviklingen af prototyper til fysiske produkter, men mange af de nævnte teknikker kan også benyttes til at repræsenterer digitale prototyper og systemer.

 

Overordnet findes der to forskellige klasser for prototyper: lavpraktiske, low fidelity,  prototyper som for eksempel sketching, storyboards, wireframes, og konstruktioner af pap; og teknologiske, high fidelity, prototyper, som soft- og hardware, 3D prints, eller laserskæringer.

For at finde ud af, hvilken klasse og specifikke form for prototyping der giver mest mening for et projekt, er der en del aspekter som burde overvejes, før en endelig beslutning bliver truffet. Hvis man kender til de tre mest vigtige faktorer, behøver det dog ikke at være så kompliceret som man kunne tro.

 

Identificer prototypens formål.

Hvorfor skal der fremstilles en prototype? Hvad er kravene til den og det endelige produkt? Og hvad håbes der at komme ud af fremstillingen af prototypen?

 

Identificer projektets tidsramme.

Hvor lang tid der er til at udvikle prototypen, har en stor betydning for hvor avanceret en prototype kan blive. Oftest er det tidsrammen som dikterer hvor mange features, dele om man vil, der kan bringes til live i en prototype. Her at det vigtigt at være skarp på hvilke værdier og funktioner prototypen skal have, for at nå til Minimal Viable Product (MVP) (http://www.lean-startup.dk/minimum-viable-product-del-1/) stadiet.

 

Verificer adgang og skills.

Hvilke faciliteter og maskiner er der adgang til, for at udvikle prototypen? Er den rigtige software tilgængelig for at kunne bruge maskinerne? Har projektdeltagerne de nødvendige færdigheder, til at designe og skabe den valgte type prototype?

Alt i alt er prototyping en balancegang mellem disse faktorer. Dine behov kan ændre sig gennem et forløb, og det er derfor godt at have kendskab til flere forskellige former for prototyping, samt deres fordele og ulemper.

 

Problemstillingen:

Følgende er en problemstilling observeret i en spilgruppe hvor der spillet pen-and-paper rollespil (https://en.wikipedia.org/wiki/Tabletop_role-playing_game), som eksempel på et problem som kan løses med prototyping af et fysisk produkt. Når personer spiller pen-and-paper rollespil såsom “dungeons and dragons” har spillerne forskellige rollen typisk har en spiller rollen som spilmester og er ansvarlig for at styre slagets gang, dette involverer en masse terningekast som bliver gjort i skjul for de resterende spillere, det hænder dog at spilmesteren ønsker at lave terningekast som er offentlige, dvs. synlige for alle spillere, dette betyder dog at spilmesteren skal rejse sig og bevæge sig rundt om bordet for at finde et sted på den anden side af spil skærmen hvor han kan kaste sine terninger, dette er upraktisk, stopper spillet, og resulterer ofte i terninger ud over det hele. der findes terninge tårne som lader spillere “kaste” deres terningen men ikke nogen som kan skelne mellem offentlige og skjulte kast for en spilmester. For at løfte denne opgave kan opstilles følgende kravspecifikationer:

 

  • En spiller skal kunne slå med terninger på en sådan vis at hvert slag kan vælges at være enten privat, synlig for kun spilleren selv, eller offentlig, synlig for alle spillere.
  • En spiller skal kunne kaste sine terninger fra hvor han sidder.
  • Løsningen skal kunne pakkes sammen så den nemt kan transporteres og opbevares.

 

I følgende afsnit vil forskellige prototype metoder benyttes til at belyse udviklingen af et produkt som kan opfylde disse kravspecifikationer.

 

Low fidelity vs. High fidelity

En fantastisk gennemgang af forskellige low fidelity prototype metoder og hvorfor de er så vigtige at inkorporere i udviklingsarbejdet kan ses på linkene herunder.

 

 

 

Papirs Prototyping

Der findes en lang række af metoder til at lave prototyper i papir, afhængigt af formålet med prototypen er det vigtigt at benytte den korrekte metode.

 

Værktøjer:

Følgende links er en samling af guides som kortlægger paper prototyping, hvordan og hvorfor der er vigtigt.

 

 

Sketching:

I alt sin enkelhed er sketching, praksissen at skitserer sin ide, med varierende mængder af specificitet. Første og fremmest for at synliggøre ideen for andre, og regne dimensioner og æstetik ud. Sketching er et fantastisk redskab til alle udviklingsforløb og anbefales som et første skridt uanset hvilken måde der fremadrettet vil benyttes til at prototype. Sketching kan være rigtig nyttigt til at skabe overblik over hvordan prototyper skal udvikles.

Sketching er et stærkt værktøj til visualisering af en design ide, og til at forstå hvordan en prototype skal bygges, ved at sketche kan man hurtigt få et overblik over hvor mange komponenter som skal laves og hvordan de skal sidde sammen. Et godt eksempel på dette er da der blev sketched til til den opstillede problemstilling. Det blev klart at et terninge tårn med to modsatrettede slisker kunne opfylde kravspecifikationerne. Det blev også klart at forskellige metoder til at holde prototypen sammen var nødvendig afhængigt af hvilken produktionsmetode som blev benyttet. Det ønskedes at holde siderne sammen med magneter, men det ikke rigtigt en mulighed at inkorporere magneterne den laserskårne prototype på samme måde som i den 3d printede fordi der i den 3d printede prototype kan designes huller til magneterne, hvor der i designet til laserskæring, vil kræves en masse efterbehandling for at lave disse huller med håndkraft. Uvurderlig indsigt som kun kom frem gennem sketching.

Figur 1 – Sketched prototype

pap konstruktion:

Man kan med fordel benytte pap til at konstruerer prototyper. Pap er en hurtig og nem måde at visualisere koncepter og funktionaliteter på en tredimensionel facon, som ikke nødvendigvis kunne gøres klart på et stykke papir eller en skærm, det kunne for eksempelvis være prototyper som viser størrelsesforhold, specifikke features eller egenskaber. Pap er et godt medie til at kommunikere mening i det fysiske rum.

På baggrund af de udviklede sketches blev der fremstillet en pap prototype.

Denne prototype opfylder kun 2 af de 3 af kravspecifikationer, da den ikke kan skilles og derfor hverken er nem at transportere eller opbevare, den demonstrere dog rigtig godt potentialet i den ønskede funktionalitet og visualisere ideen, til et punkt hvor den kan testes med brugere i rigtige scenarier,

 

Følgende 3 links er en mere udførlig guide til de utallige muligheder som kan forekomme ved produktionen af pap konstruktioner:

 

Step 1 (Design):

Der er en række måder at gå omkring design af prototyper i pap, den mest benyttede er nok hands-on metoden, hvor der ud fra ideen arbejdes med pappet med trial-and-error ideologien for at fejle sig frem til en løsning. Denne proces kan dog drage god nytte af hvis der allerede er blevet lavet sketches af ideen, sketches vil drastisk nedsætte mængden af pap og tid som vil blive spildt på fejl forsøg.

Step 2 (Materialer):

Pap. Der skal bruges pap til at lave pap konstruktioner. Der findes mange forskellige typer af pap men de fleste vil fungere til at prototype med, medmindre der er specifikke krav til høj bæreevne i prototypen. I disse tilfælde anbefales korrugeret pap, også kendt som bølgepap fordi det kan lagres for at forbedre bæreevnen, det er endda blevet brugt til at lave møbler (se figur 2) .

 

Figur 2 – Pap møbler

 

Når det kommer til at konstruerer med pap er limpistolen din bedste ven. Det er muligt at slidse pap sammen men det er ikke altid den bedste eller mest holdbare løsning, hvis det virkelig skal gå stærkt er limpistolen uundværlig.

En god hobbykniv og skarpe sakse, afhængig af tykkelses af pappet der arbejdes med.

En blyant og en lineal er uundværlige skal at måle op og markere hvor der skal skæres og til at etablere størrelsesforhold.

Step 3 (Forhold):

Fordi pap er så taktilt et medie at arbejde med bliver forholds-problemer hurtigt meget synlige, har man lavet en åbning for stor eller et mellemrum for småt er det skrigende åbenlyst når man konstruerer prototyper.

Step 4 (Finish/ Efterbehandling):

På grund at den midlertidige natur af denne type af prototype er det ofte ikke relevant at efterbehandle prototypen, det er dog muligt med nogen typer pap at male dem for at give et bedre finish, dette kan dog svække pappet da væske kan trænge ind i pappet og gøre det blødt.

 

Med dette i tankerne produceredes der på baggrund af de udviklede sketches en pap prototype. som ses på billederne herunder.

Figur 3 – Pap prototype

 

Ulemper:

  • Følsom overfor væske og fugt
  • Varierende holdbarhed, kort livscyklus
  • Ikke ret stærkt ift. brudstyrke eller modstandskraft
  • Mindre æstetisk pæn, pga. den korte udviklingstid, og de nedsatte muligheder for efterbehandling.

Fordele:

  • Ekstremt hurtig, at arbejde og iterere med.
  • Visualisere forhold, størrelser, rummelighed og funktionalitet
  • Kan benyttes til at teste med.

 

laserskæring

Mængden af laserskærere som bliver solgt er i de seneste 5-10 år eksploderet, og det er nu nemmerede end nogensinde før at få arbejdstid på en laserskære. Hvad end det er gennem universitetet, en privat maskine eller det lokale makerspace, er der gode muligheder for at komme til en laserskærer,

Hvis ens prototype involverer samlinger er det nedenstående link en fantastisk ressource, ofte involvere prototyper kasser eller lignede former, og disse kan nemt genereres med dette online værktøj.

Step 1 (Design):

Værktøjer, vector programmer såsom Inkscape eller Adobe illustrator er gode til at udarbejde vector-tegninger. Det kan være en interessant udfordring at designe de nødvendige tegninger til at prototype med en laserskærer fordi alle dele skal tegnes i 2d og skæres på en måde som efter den er samlet giver det rigtige resultat, dette kan kræve en rigtig god rum-forståelse, og et godt overblik over de forskellige dele som udgør prototypen.

 

Til at genere et udgangspunkt blev makercase’s Box generator brugt til at lave en kasse med box joints, denne vector tegning blev så modificeret til at passe projektets behov og sliskerne blev tilføjet, samt slidser til at fæstne disse i sidepanelerne, en center-deler blev også tilføjet. (se figur 4)

Figur 4 – Vector design af laserskærings prototype

Step 2 (Materialer):

Det er muligt at skære i mange forskellige materialer, de mest hyppigt anvendte er dog krydsfiner, plexiglas og pap. En mere fyldestgørende gennemgang af de forskellige typer af materialer kan findes på linket herunder.

Step 3 (Tolerancer):

Test skæringer

Med laserskæring er det muligt at lave utroligt præcise prototyper, og deraf lave prototyper med mekaniske funktioner såsom led og samlinger. Der er dog derfor også vigtigt at sikre at det givne design er de rette tolerance inkorporeret. herunder ses et eksempel fra produktionen af den laserskårne prototype, til venstre ses første test skæring, denne viste sig at være 0.9 mm for høj, dernæst kunne resten af samle hullerne tilpasses så de passede korrekt i hullerne, billedet til højre.

Figur 5 – Laserskærings prototype, tolerance test

Step 4 (Press-play):

Når designet er i orden, er resten en relativt simpel proces, emnerne skal orienteres så de kan være på materialet som de skal skæres ud af uden af spilde for meget materiale, og så skal laserskæreren startes. Laserskæreren har den korteste produktionstid af de omtalte prototype metode, og arbejder utrolig hurtigt og præcist. På billedet herunder ses den færdig skårede prototype samlet.

Figur 6 – Samling af endelige laserskærings prototype

Step 5 (Finish/ Efterbehandling):

Afhængig af behov, og krav til udseende kan laserskårne prototyper efterbehandles på en række forskellige måder. De fleste laserskårne prototyper kræver efterbehandling i et eller andet omfang, oftest er det samlinger som skal limes, overflader som skal slibes, dele som skal males eller dele som skal manipuleres yderligere efter de er skåret. Det er relativt nemt at manipilere en prototype som er skåret i træ, der er mere problematisk med materialer som plexiglas som nemt flækker.

Ulemper:

  • Dyr maskine
  • Meget efterbehandling

Fordele:

  • Få krav andet end maskinen, for at komme igang
  • Hurtig udviklingstid
  • Hurtig produktionstid
  • Meget præcist

3d print

3d print er en additive process som benyttes til at printe 3 dimensionelle modeller af digitale tegninger, hvis det kan tegnes i et 3d model program kan det 3d printes.

Step 1 (Design):

Til dette projekt blev der arbejdet med Autodesk Fusion 360 som er et CAD tegneprogram som lader dig lave 3d modeller som kan eksporteres direkte til .stl filer, som er den nødvendige filtype for at kunne generere G-code, den kode som 3d-printeren skal bruge for at printe modellen. Der findes en lang række af denne type af programmer, på følgende link findes en mere dybdegående liste:

 

 

Til at at lave 3d modellen af et løsningsforslag til den opstillede problemstilling blev Autodesk Fusion 360 brugt, herunder ses modellen i shaded og wireframe version.

Fordi 3d print ikke er lige så stærkt som træ til at slidse sammen, og for at iterere på designet blev der udtænkt en ny måde at holde prototypen sammen på, for at udnytte præcisionen af en 3d printer blev der tilføjet huller til at indsætte magneter i alle elementerne, dette resulterede i prototype som nemt kan pakkes sammen og transporteres.

Figur 7 – 3d modeller af prototypen

Step 2 (Materialer):

En 3d printer, der findes mange forskellige typer af 3d printer som fungerer på mange forskellige metoder på linket herunder uddybes en række af disse, den mest udbredte metode FDM print, det er også denne metode som benyttes på de printere som har været til rådighed under dette projekt.

 

 

Filament, er materialet som der printes med, der findes en lang række filamenter som hver har deres egne styrker og svagheder. De mest benyttede er PLA og ABS. En mere fyldestgørende gennemgang af de forskellige typer af filamenter kan findes på linket herunder.

 

 

Tid, 3d print er den mest tidskrævende af de nævnte prototype metoder, benytter man en enkelt printer kan selve print tiden ofte strække sig over flere døgn, afhængigt af print opløsningen (layer height), printets størrelse, mængden af support materiale, mængden af individuelle dele, og print hastigheden.   

 

Step 3 (Tolerancer):

Test prints kan benyttes til at bestemme print-retning, tolerancer, led, pasform, mekanisk styrke og meget mere. Her blev det brugt til at bedømme, hvor kraftigt frictions grebet omkring magneterne var, hvilken print-retning var bedst til at printe sliskerne og tolerancerne til magnet-hullerne. Uden at skulle vente i mange timer på at printe en komplet del som muligvis er forkert.

Figur 8 -Tolerance test af magnet-led i prototypen

Step 4 (Press-play):

En slicer er den software som tager din .stl fil og laver den om til en rute som 3d printeren kan følge. Der findes et utal af slicere, og en række af den kan findes på linket herunder:

 

 

Til dette projekt blev Cura benyttet. Det er også sindssygt vigtigt at have styr på sine slicer indstillinger det gennemgås og demonstreres på linket herunder.

.

 

Orientering af printet på printpladen er utrolig vigtig. for at undgå delaminering er det vigtigt at overveje hvor på printet der vil være kraftpåvirkninger. for eksempel delaminerede den første sliske som der blev printet da det blev forsøgt indlagt magneter, se billedet herunder.

Figur 9 – Delaminering i prototypen, i højre side af billedet

 

Det er også vigtigt at betænke hvor meget overhang som man har, vinkler stejlere end 45 grader uden support er som regel en dårlig ide, hvor meget support man behøver, hvilken kontaktflade man gerne vil have mod printpladen, og hvordan orienteringen kan påvirke tolerancerne.

 

Forekommer der problemer med printet, kan linket herunder hjælpe med at identificere og udbedre fejlen.

 

 

Figur 10 – åben visning af 3d printet prototype

Step 5 (Finish/ Efterbehandling):

Kemi-bad er en mulig efterbehandling på nogle typer af filamenter, disse er meget kemisk sensitive og reagere derfor på kontakt med visse kemikalier. ABS er for eksempelvis ofte efterbehandlet med acetone, fordi det nedbryder plastikken i de ydre lag og giver printet en glat overflade og en skinnende glans.

Det er meget almindelig praksis at slibe print efter de er taget at printpladen, og særligt hvis det også er planlagt et male prototypen, slibning hjælper med at fjerne rester efter evt. support materiale og fjerne skarpe kanter på printet. Slibning kan også drastisk nedsætte hvor synlige print linjerne er i en prototype. Maling, de fleste filamenter tage fint imod maling, og males print nedsættes print linjer også drastisk fordi malingen lægger sig i disse og jævner printets overflade ud.

 

På linket herunder findes en mere fyldestgørende gennemgang af efterbehandling af print i forskellige filament typer.

 

 

Ulemper:

  • Kan tage meget lang tid at printe
  • Holdbarhed
  • Begrænset print plads, begrænset størrelse

Fordele:

  • Komplekse former
  • forskellige materialer og farver
  • Tolerancer

 

Honorable mentions

Dette er langt fra en komplet liste, men en række andre prototype metoder bør nævnes da disse også er vidt udbredte og meget nyttige:

  • Storyboards
  • Wizard of OZ
  • Tekstil prototyper
  • Lego prototyping
  • CNC fræsning

Kombination

Iterative projekter har en tendens til at være meget flydende i deres natur, dette resultere i at krav til prototyper løbende vil ændre sig. Derfor er en kombination af prototype metoder ofte en rigtig god ide, da det kan belyse nye problemstillinger, og løbende informerer udviklingsarbejdet med gradvise forbedringer til et projekts artefakt. Jeg foreslår altid at starte et udviklingsprojekt med at sketche, fordi dette vil gøre det klart hvilken problemstillinger som kunne opstå ved brug af hver af de forskellige metoder til at prototype.

Konklusion

Prototyping er et stærkt redskab som kan belyse mange forskellige aspekter i et udviklingsforløb. Nøglen er at identificere hvilke krav som bliver stillet og hvordan en prototype specifikt kan løse disse. Sketching er altid et godt udgangspunkt uanset hvilken prototype metode som senere vil blive benyttet, sketching danne overblik, og understøtter fælles forståelse for en idees funktionalitet og udseende. pap konstruktioner er fantastiske til projekter som er svære at visualisere i 2d på et stykke papir eller en computerskærm, skal der hurtigt og billigt demonstreres et koncept er pap konstruktion vejen frem.

Leave a Reply