Este artículo es una transcripción del episodio n.º 21 de IDology, el podcast de diseño industrial de Mindsailors. Puedes ver el episodio completo en YouTube o escuchar la versión de audio en Spotify , Apple Podcasts o Google Podcasts .

En este episodio, el director de operaciones de nuestra empresa, Voytek Holysz, se reunió con un diseñador industrial senior, Mikołaj Wiewióra, y un ingeniero de diseño mecánico, Piotr Dalewski, para hablar sobre las diferencias entre los prototipos de diseño industrial y las simulaciones, su importancia y función.

Voytek Holysz: Recuerdo que tuvimos una conversación bastante larga sobre el proceso de diseño y su dinámica, básicamente; ese es otro episodio del podcast. Pero durante esa conversación, también hablamos de prototipado y simulaciones, que son responsables de gran parte de la dinámica del diseño. Es un tema interesante en sí mismo. Así que hablemos de ello. Empezando por lo básico, hablemos del prototipado. ¿Qué es un prototipo y en qué consiste?

Piotr Dalewski: Bueno, antes de empezar, quiero aclarar que debemos ser conscientes de que el lanzamiento de nuevos productos es una gran inversión para nuestros clientes, y que los principales costes de estas inversiones son los de fabricación y utillaje. Sin embargo, estos costes dependen de los costes de diseño. Por lo tanto, es fácil darse cuenta de que un diseño deficiente implica grandes costes de fabricación; tenemos que repararlos y corregirlos. Para evitar costes de lanzamiento excesivos, necesitamos desarrollar productos impecables. Pero, como he observado en mi experiencia, el trabajo de un ingeniero de diseño está lleno de preguntas, y a veces de dudas. Y para facilitarnos el trabajo, preparamos prototipos para probar nuestras suposiciones de diseño.

Voytek: Bueno, supongo que, desde mi perspectiva, no soy diseñador... Eso suena a algo así como que, más o menos, también podría considerarse una simulación, pero no lo es. Entonces, ¿cuándo prototipamos? ¿Y cuándo usamos simulaciones?

Mikołaj Wiewióra: Diría que siempre deberías hacer algún tipo de prototipado o simulación. Depende de la situación y del proyecto en el que estés trabajando. Pero la regla general debería ser que, con cada iteración o con cada pregunta que tengas, justo antes de intentar fabricar algo, primero prototipemos. Podrás responder a muchas de las preguntas ya planteadas. Pero a veces tendrás más preguntas que se responderán durante las pruebas de prototipo, por ejemplo, cuando tengas el prototipo, puedas probarlo y obtengas más información que la que buscabas.

Voytek: De hecho, esa es una pregunta que quería hacer. Supongo que, desde la perspectiva de un cliente que encargó el diseño, un prototipo podría ser diferente a lo que es para ti, como diseñador. Entonces, ¿qué es un prototipo para ti en tu proceso?

Mikołaj: Para un diseñador, un prototipo es una prueba física de que tiene razón o no en algún tipo de entendimiento.

Voytek: Mi esposa es la evidencia física de que estoy equivocado, siempre. <risas>

Piotr: Creo que no existe una definición específica de prototipo, pero me gustaría pensar que se trata de un objeto físico, el dispositivo o parte del dispositivo que nos permite validar ciertas suposiciones de diseño, o incluso proporcionarnos más información sobre algún aspecto, sobre los problemas que no consideramos la primera vez. Así, al ensamblar el prototipo, podemos replantear el proceso de ensamblaje, por ejemplo.

Mikołaj: Por supuesto. Creo que el prototipado es útil para los clientes: suele ser un prototipo visual, como si se tratara de un prototipo físico. En la pantalla de la presentación, cuando mostramos representaciones atractivas al cliente, hay algo que falta en esas diapositivas: la escala. Solemos pasar por alto la escala que vemos en la pantalla en comparación con la escala del prototipo físico.

Voytek: ¿Te refieres a que, incluso cuando una imagen tiene cierta escala, como, no sé, hay una taza al lado de un producto o un automóvil al lado de un producto, todavía no es lo mismo que presenciarlo en la vida física real?

Mikołaj: Sí. Tener una imagen en contexto, por supuesto, ayuda. Pero, aun así, no es lo mismo que un prototipo físico. Por lo tanto, esta suele ser la función principal de un prototipo para los clientes. Sin embargo, cuando hablamos de los llamados prototipos funcionales, queremos que nos sirvan como fuente de información crucial justo antes de intentar el DFM o cualquier otro proceso que lleve este proyecto a la fabricación. Porque queremos conocer no solo las propiedades físicas de los materiales, cómo se realiza el ensamblaje, si funciona bien o mal, sino también cómo se siente, por ejemplo, al pulsar un botón en este prototipo. Si tiene botones táctiles, hay que sentir con los dedos, o escuchar, cómo hace clic. Incluso hay diseñadores que se especializan en acústica de coches, como el cierre de las puertas. Por lo tanto, es importante prototipar todo el producto y sus características específicas, para tener la respuesta antes de intentar fabricar algo. Creo que ese es uno de los aspectos más importantes del prototipado para los diseñadores.

Voytek: Bueno, eso es algo... Como ya he mencionado, no soy diseñador, así que siempre lo he imaginado así: es como una especie de ciencia profesional. Primero, tienes una teoría, teorizas sobre ella, la escribes, haces los cálculos, pero aun así, tienes que probarla para ver si tu teoría es correcta. Para mí, eso es como crear prototipos: pruebas si tus suposiciones previas son demostrables desde el principio, es como una prueba de concepto, pero cuanto más avanzas en el proceso, más concretas se vuelven esas pruebas, aunque también debemos distinguirlas de las simulaciones. Entonces, ¿cuándo son nuestros prototipos la mejor opción y cuándo no?

Piotr: A veces, el diseñador se enfrenta a ciertas limitaciones en lo que respecta a la tecnología de fabricación de prototipos. Durante el proceso de diseño, no podemos replicar las propiedades de un producto terminado con el prototipo, pero es crucial encontrar la solución más adecuada, el punto de equilibrio perfecto entre ambos: tener un prototipo exacto para probar esas condiciones, las condiciones de uso o los problemas ambientales. Por eso, cuando el proyecto es demasiado grande o la inversión para crear el prototipo es excesiva, utilizamos simulaciones para resolver nuestras dudas.

Voytek: ¿Puede darme algunos ejemplos de qué tipo de producto tendría sentido para un prototipo y qué tipo de producto tendría más sentido para ejecutar simulaciones?

Piotr: Usamos simulaciones cuando buscamos características, valores físicos, como la tensión, los momentos flectores, la transferencia de calor o el flujo magnético. Estos cálculos nos permiten encontrar características, valores que usaremos en nuestro diseño y que debemos incluir.

Voytek: Bien, entonces, si entiendo correctamente, estas simulaciones a menudo van en pareja con la creación de prototipos, ¿no es exclusivo que ejecutes simulaciones o prototipos?

Piotr: Nuestros proyectos son muy diversos. En algunos casos, solo creamos prototipos. En otros, solo realizamos simulaciones, pero a menudo utilizamos ambos. Por ejemplo, las piezas moldeadas por inyección. Se trata de muchas carcasas de nuestros productos. En la primera etapa, desarrollamos el prototipo para evaluar, por ejemplo, la ergonomía y la comodidad de uso de algún elemento. En este caso, usamos el prototipo. El segundo prototipo, más avanzado, probaría las características mecánicas. En ese caso, utilizaremos impresiones 3D precisas que reflejen las propiedades del material moldeado por inyección. Durante el desarrollo del producto, buscamos el prototipo más similar al producto final. Al diseñar esas piezas, también realizamos análisis, como el análisis de tensión para determinar su durabilidad, o el análisis de moldeo por inyección. Estos análisis nos ayudan a encontrar el equilibrio perfecto entre el diseño y el proceso. Por lo tanto, debemos incluir la geometría de la pieza, la transferencia de calor y el flujo de plástico fundido. Al crear prototipos, existe una gran desventaja: el prototipo podría destruirse durante las pruebas. Por lo tanto, podríamos doblar la pieza y romperla. Sin embargo, si utilizamos el análisis de elementos finitos y el cálculo por software, podemos realizar varias simulaciones, cada una con una variante diferente. Por ejemplo, podemos probar diferentes espesores de la pieza. De esta manera, podemos extraer conclusiones que nos permitan elegir la mejor opción para nuestro propósito.

Mikołaj: Bueno, justo antes de profundizar en las simulaciones, volvamos a los prototipos, porque creo que olvidamos algunos ejemplos de materiales que se pueden usar para prototiparlos. Hemos mencionado las piezas moldeadas por inyección y las impresiones 3D. Pero el mundo del prototipado no se limita a la impresión 3D. Incluso hace 10 años…

Voytek: Ni siquiera empieza ahí.

Mikołaj: Sí. <risas> Ni siquiera empieza ahí. Puede ser un modelo CAD, por así decirlo, Diseño Asistido por Cartón. Puede ser una simple pieza de madera tallada con un cuchillo o cualquier otra herramienta de ferretería que tengas en el taller. Así, quizás, encuentres el equilibrio perfecto entre ergonomía y proporciones. Incluso puedes usar espumas, como espumas duras, para esculpir la pieza aún más fácilmente que con madera. Así que hubo muchas iteraciones de productos que requerían ergonomía, o algunas funcionalidades básicas hechas de espuma en nuestro estudio, porque es la forma más sencilla de lograr el objetivo. No nos importaba el volumen ni el estilo general por ahora, pero sí nos importaba la ergonomía, nos importaba incluir los elementos correctos en el interior, como baterías, placas de circuito impreso y cualquier otra cosa, para poder establecer la forma alrededor de los elementos que contiene. Esto ayuda mucho, especialmente en productos portátiles. Pero puede haber incluso cosas diferentes. Por ejemplo, mi querida industria automotriz usa arcilla. No porque sea barato ni porque sea robusto, sino porque requiere mucho procesamiento antes de obtener el resultado. Pero esta sigue siendo una de las maneras más rápidas de lograr un entendimiento mutuo entre el diseñador y el diseñador de superficies sobre lo que se va a lograr durante el proceso de diseño, ya que los diseñadores de la industria automotriz son un poco diferentes a nosotros, los diseñadores industriales. Se preocupan mucho por el estilo, pero tienen compañeros de equipo que se preocupan por la ergonomía y las regulaciones. Por lo tanto, existen muchas especializaciones diferentes en esta área y la gente tiene que reunirse en torno a este auto esculpido. En nuestro negocio, esto es un poco diferente. Por supuesto, necesitamos especialistas en diferentes áreas. Pero aun así, el estilo es solo una parte de este proceso de diseño.

Voytek: ¿Crees que es tan diferente porque parece exactamente lo mismo, pero a otra escala? Como si un coche fuera básicamente un montón de productos ensamblados.

Mikołaj: Un coche es un montón de productos diferentes, pero a veces los detalles juegan un papel importante en este aspecto. Creo que algunas líneas en la carrocería pueden asemejarse al acabado superficial de un producto de diseño industrial, como si tuvieras un patrón en el mango del dispositivo. Y te preocupas mucho por este patrón, pero no justo antes de establecer la forma. Este patrón es un detalle. En la industria automotriz, estas líneas a veces son detalles, pero a veces son importantes para dar rigidez a la carrocería. Así que el juego es crucial aquí. Por eso la industria automotriz experimenta tanto, realizan detalles finos y alternan entre modelos 3D y modelos de arcilla. En nuestra profesión, es un poco diferente. Una vez que convertimos nuestros modelos de espuma o incluso de arcilla en 3D, tendemos a permanecer en 3D. Nosotros tendemos a prototipar las cosas por medio de impresión 3D, por medio de mecanizado CNC, porque esto nos resulta más preciso y nos permite probar incluso más que los modelos de arcilla porque con arcilla no podríamos saber cómo ensamblar las cosas, simplemente es parecido, pero creo que es un poco diferente.

Voytek: Está bien.

Piotr: Bueno, lo que me gustaría añadir sobre los prototipos en nuestra industria es que deberían ser objetos físicos. Estamos adquiriendo nuevos conocimientos para desarrollar el producto; es decir, los prototipos especializados que utilizamos al final del proceso de desarrollo mecánico también deben fabricarse. Se trata de una producción de bajo volumen, por lo que el coste de cada prototipo es significativamente mayor que el de la producción a gran escala. Pero lo considero una inversión. Pagamos por el conocimiento para evitar algunos problemas. Me gusta pensar en el prototipado como un seguro contra imprevistos.

Mikołaj: De acuerdo. En mi opinión, también es una buena forma de pensar.

Voytek: Y esa también es una buena manera de adentrarse en las simulaciones, ya que el coste de los prototipos es una de las razones por las que se utilizan. ¿Verdad?

Mikołaj: Exacto. A veces es aún más difícil crear prototipos cuando el tamaño aumenta. A veces es necesario diseñar, algo que no es nuestra profesión, pero hay que diseñar un puente y asegurarse de que este resistirá la fuerza que soportará durante su vida útil. Por eso son importantes las simulaciones y los cálculos. En algunos proyectos, realizamos simulaciones internas, porque pensamos que sería más fácil encontrar las proporciones correctas de la estructura, por ejemplo, y las secciones transversales específicas de las vigas dentro de la estructura. De esta manera, una vez que convertimos nuestro proyecto en prototipo, tenemos mucha más certeza de que esta estructura será la solución adecuada. Así, pudimos probar diferentes aspectos de este prototipo, sin responder a la pregunta de si resistirá la fuerza dada. Esta es una de las razones para realizar simulaciones.

Piotr: La segunda razón que se me ocurrió es que no solo el tamaño es un problema, sino que también las pruebas de un dispositivo, en algunos casos, pueden causar muchos problemas. Por ejemplo, necesitamos dispositivos de prueba como tensiómetros para medir las fuerzas, la tensión o las deflexiones. Por lo tanto, en algunos casos, es más fácil calcularlo antes de prototipar.

Voytek: ¿Son las simulaciones lo mismo que los prototipos? Sé que saben crear prototipos de sus diseños, pero ¿son también las personas adecuadas para realizar ese tipo de simulaciones? ¿O se trata de una experiencia diferente?

Mikołaj: Claro, es un campo de especialización diferente. Como mencionó Piotr, el método de elementos finitos es una forma de simular el mundo físico, pero los elementos finitos sirven para medir fuerzas y tensiones. Así que, para una parte específica de las simulaciones, existen otras, como la transferencia de luz en la guía de luz. Es otro tema. Podríamos simular cómo la guía de luz transfiere la luz desde su fuente hasta el punto final mediante trazado de rayos, por ejemplo. Este es un tipo de simulación que podemos realizar, ya que requiere dominar software de renderizado, como KeyShot, por ejemplo, lo que resulta bastante preciso. Si vamos a utilizar el método de elementos finitos, claro que conocemos algunos conceptos básicos, pero este es un nivel de experiencia completamente nuevo, especialmente cuando se necesita simular un ensamblaje. Una viga simple es bastante fácil. No tiene soldaduras ni puntos de conexión, como con pernos ni nada similar. Pero si se trata de una forma o sistema más complejo, definitivamente debería pedirle a un experto que ejecute la simulación. En las simulaciones, existe la regla de "lo que pones, es lo que obtienes", por lo que las suposiciones correctas al principio le darán las respuestas correctas al finalizar la simulación. Si ejecuta la simulación con suposiciones incorrectas o con condiciones previas incorrectas, obtendrá algunas respuestas, ya que la simulación siempre se ejecuta y muestra algunos resultados, pero estos pueden ser inutilizables. Por eso es importante contar con un experto que ejecute esta simulación y evalúe si los resultados son correctos o no.

Voytek: Me gustaría volver a la pregunta de cuándo deberíamos usar prototipos físicos y cuándo simular. ¿O cuándo deberíamos usar ambos?

Piotr: Para esta pregunta, no tengo una respuesta única porque todo depende del proyecto. Para algunos productos, no podemos prever todo el proceso, así que nos estamos adaptando. A veces es más fácil crear prototipos, otras veces necesitamos cálculos adicionales para validar nuestro trabajo. Así que, básicamente, durante el desarrollo del producto, adaptamos el proceso para responder a todas las preguntas que necesitamos. Lo importante es tener algún tipo de estrategia para ello. A veces no es eficiente comprar prototipos de muestra, ya que son bastante precisos, pero es más fácil empezar con cálculos y simulaciones iniciales, y luego basar nuestros diseños en ellas. Así que... Disculpe la molestia, pero no tengo una respuesta exacta para eso. <sonríe>

Voytek: No hay problema. <risas>

Mikołaj: Sí, pero hay algo común tanto para el prototipado como para las simulaciones. Este punto en común es la noción de validación. Tenemos que comprender o aprender algo nuevo de cada iteración de simulación o prototipo. Sin esta simple idea, cualquier prototipo o simulación es una pérdida de tiempo y dinero. Por eso es importante, como dijiste, tener una estrategia para el prototipado. La estrategia suele evolucionar durante el proyecto; no es posible predecir cómo se desarrollará el prototipado o la simulación durante el desarrollo del producto. Pero sin duda surgirán ideas sobre qué partes del proyecto deberían prototiparse o qué partes podrían simularse, ya que será más eficiente. Así que la idea de la evaluación es aprender algo nuevo de cada iteración del prototipo. Esto nos proporciona más información para desarrollar un mejor producto. Una vez que conocemos la respuesta a nuestras preguntas y experimentamos con el prototipo, sabemos cuándo ajustar nuestra trayectoria de desarrollo. No hay una manera fácil de responder a tu pregunta anterior. No hay una manera fácil de decir: "Necesitamos, por ejemplo, tres prototipos para lograr el mejor producto". A veces, tres prototipos son suficientes para un producto simple, pero hay momentos en que los productos necesitan cientos de prototipos. Rara vez ocurre en este mundo por ahora. Pero estoy bastante seguro de que las grandes empresas que tienen millones o miles de millones de dólares de presupuesto para desarrollar nuevos productos aún siguen este camino, como: "¿Cuál es el mejor producto o la mejor solución para el problema planteado en nuestra empresa para servir a nuestros clientes?". Las empresas más pequeñas, las startups, por lo general no tienen tanto tiempo ni tanto dinero para dedicar tanto tiempo a pequeñas iteraciones. Por eso, intentamos reducir las iteraciones al mínimo, pero que sean informativas y tengan un propósito. Esto es algo muy importante en nuestra vida de diseño. También has mencionado la muestra de oro. Creo que podríamos aclarar un poco sobre la muestra de oro. La muestra dorada es algo que se asemeja a un producto al máximo, como que tiene el mismo acabado superficial, tiene el mismo peso, tiene probablemente los mismos materiales hasta el punto de que esto te sirve como presentación de tu producto en un mundo físico, para que puedas colocarlo en la mesa o ponerlo en una habitación, porque a veces es demasiado grande para colocarlo en la mesa, para decir que, "Esto es lo mejor que pudimos lograr, para mostrarte que este producto finalmente se verá así".

Voytek: Es como una copia maestra.

Mikołaj: Es como una copia maestra, sí. Es el resultado final de muchas iteraciones diferentes y, a veces, simulaciones, justo antes de ver esta muestra de oro. Así que no creemos que prototipar sea simplemente poner algo bonito sobre la mesa ni simulaciones, sino que es un proceso de hacer algo realmente feo a veces, pero que vale la pena porque sabemos algo más al respecto. Esa es mi respuesta a este problema general sobre cómo prototipar o simular, y cuándo trabajar en conjunto.

Voytek: Bien, has mencionado varias veces el costo y el tiempo necesarios para simular o crear prototipos. Así que imagino que lo que dicen es que es perfectamente lógico que tanto las simulaciones como los prototipos sean obligatorios en cada proceso de diseño. Sin embargo, cuanto más hablamos del costo de ambos procesos, parece que probablemente no siempre sea así. Porque todas las empresas buscan algún tipo de ahorro durante el proceso de diseño. Entonces, ¿qué opinas sobre la necesidad de ambos procesos en los proyectos de diseño?

Piotr: Considero que tanto las simulaciones como los prototipos son herramientas en el proceso de desarrollo de productos. Estas herramientas son, en realidad, la inversión para desarrollar el producto, y la función de un experto es elegir las herramientas más adecuadas para nuestro trabajo, para nuestro proyecto. Por lo tanto, si queremos ahorrar dinero en poco tiempo y no invertimos lo suficiente en herramientas de alta calidad, no podemos esperar resultados de alta calidad. A corto plazo, puede parecer un ahorro, pero en realidad, estamos perdiendo nuestro seguro, nuestra inversión, y eso podría causar graves problemas, retrasos o incluso la interrupción del proyecto.

Voytek: Está bien.

Mikołaj: Sí, sin prototipado, el riesgo de fracaso es significativamente mayor. No se puede dar por sentado, sobre todo en el mundo físico, que algo diseñado en un sistema CAD o de cualquier otro modo no físico, por así decirlo, que el resultado será perfecto a la primera. Rara vez ocurre, sobre todo cuando cada producto es diferente. Si somos fabricantes de vasos de vidrio o vasos moldeados por inyección, al conocer el grosor de la pared, probablemente será más fácil predecir qué diseño funcionará bien o cuál fallará. Pero, vamos, no fabricamos vasos constantemente. Así que, incluso si estamos prototipando, o ejecutando una serie de prototipos, al descubrir que el material que usábamos siempre es un poco diferente esta vez porque lo encargamos a otro proveedor, y las propiedades de este material son diferentes, tenemos que ajustar ligeramente el proceso de moldeo por inyección. Esto requiere prototipado, o encontrar las condiciones perfectas u óptimas para fabricar este producto con el material, los moldes, las herramientas y demás elementos dados. Así que ese es otro aspecto, creo, del concepto de prototipado.

Piotr: Sí, creo que una de las funciones del diseñador es limitar el riesgo de sus diseños. Debemos ser seguros y responsables de nuestros diseños, de nuestros productos. Y si mantenemos ese riesgo y lo trasladamos a la siguiente fase, la de fabricación, el coste de eliminarlo crecerá exponencialmente.

Mikołaj: Tengo una metáfora, quizás, para resumir esta idea. Supongamos que eres un corredor principiante y te gustaría arriesgarte a correr un maratón y terminarlo en cuatro horas. ¿Qué tan seguro estás de que lo terminarás sin siquiera correr una distancia corta, sin comprobar tu rendimiento, tus habilidades y las herramientas que tienes? Como zapatillas, recipientes para agua, que puedas usar. Entonces, ¿qué tan seguro estás? Puedes asumir que terminarás este maratón porque hace 10 o 20 años, podías correr cinco kilómetros en pocos minutos o...

Voytek: En un corto período de tiempo.

Mikołaj: En poco tiempo. Pero con el tiempo, eres una persona diferente. Y tienes que, por así decirlo, crear un prototipo de este proceso para correr el maratón sin correrlo.

Voytek: Mucha gente practica y está muy segura de que terminará el maratón, pero aun así no lo logra. Así que, incluso cuando crees estar preparado, necesitas calcular, como dijiste: hay riesgos y siempre hay algo que probar.

Mikołaj: Sí, por eso creo que esta metáfora es bastante acertada, porque minimizamos el riesgo. Siempre puede ocurrir algo incorrecto en un área que no hayamos probado o previsto. Pero cuanto más prototipamos, más buscamos soluciones y más experiencia tenemos como expertos, como empresa, los riesgos también se reducen al mínimo. Aun así, ejecutar el proceso de diseño es como correr una maratón. Hay que estar preparado, hay que comprobar constantemente si se va por buen camino. Porque podrías desviarte por el camino equivocado y, al final, correrás, pero no a la meta, sino a algo muy diferente.

Piotr Dalewski es ingeniero de diseño mecánico en Mindsailors y pone énfasis en la capacidad de fabricación, el diseño para el ensamblaje y la optimización del producto dentro del enfoque de ingeniería de valor en todo el proceso de I+D.

Mikołaj Wiewióra es diseñador industrial sénior en Mindsailors. Cuenta con una amplia experiencia liderando equipos de diseñadores e ingenieros en todas las etapas del proceso de diseño.

Voytek Holysz es el director de operaciones de Mindsailors y cuenta con 16 años de experiencia en la gestión de empresas de servicios B2B creativos, marketing, ventas y producción de vídeos.