Nopea prototyyppimalli on tyypillisesti tietokonepiirustuksesta luotu muovi- tai metalliosa, jonka avulla asiakas voi tarkastella kehitteillä olevaa tuotetta. Vuosisadan lopulta lähtien kehitettiin tietokoneohjelmistoja, joiden avulla suunnittelijat voivat luoda kolmiulotteisia (3D) piirustuksia. Laitteiden rinnakkainen kehittäminen, jotka voisivat luoda fyysisiä rakenteita näistä piirustuksista, johti nopeaan mallinnukseen.
Osan suunnittelu 3D -ohjelmistolla alkaa halutun osan piirustuksella. Suunnittelija voi ottaa tämän piirustuksen ja luoda ohjelmistopohjaisen 3D-mallin, jonka avulla osaa voidaan katsella eri kulmista tai suunnista. Tämä ohjelmisto voi myös käytännössä purkaa osan näyttääkseen asiakkaalle, kuinka kokoonpano voi tapahtua teollisuuslaitoksessa. Ohjelmistosuunnittelu sisältää usein kyvyn “testata” osaa erilaisissa jännitys- tai iskuolosuhteissa osien vikojen tai suunnitteluvirheiden arvioimiseksi.
Nopeasta prototyyppimallin kehittämisestä tuli totta 3D -tulostimien käyttöönoton myötä. Useat eri tekniikat kehittyivät 3-luvun lopulla, mutta kaikki yhdistettiin tietokoneavusteisiin suunnitteluohjelmiin (CAD), jotka loivat ohjelmistomalleja. Kaikki XNUMXD -tulostimet rakentavat peräkkäisiä muovi- tai metallikerroksia peräkkäin luodakseen fyysisen näytteen osasta.
Eräs tulostintyyppi käytti hienoa jauhetta tulostinkotelon sisällä. Tietokoneohjelmisto muutti piirustuksen tuhansiksi erittäin hienoiksi kerroksiksi, kuten kuvan leikkaamiseksi erittäin ohuiksi. Tulostin suihkutti kemiallisen sideaineen jauheen päälle alimman kerroksen muodossa. Tämän kerroksen päälle sekoitettiin jauhetta ja litteä tarjotin laski pienen määrän. Seuraava kerros sideainetta ja jauhetta lisättiin ja niin edelleen, kunnes 3D -osa tehtiin. Osan monimutkaisuudesta riippuen tulostin saattaa joutua käyttämään päiviä yhden näytteen suorittamiseksi.
Toinen nopea prototyyppinen tulostin käytti sulatettavaa muovia. Suutin asetti pieniä pisteitä sulanutta materiaalia tulostusalustalle peräkkäin kerroksittain osan muodostamiseksi. Nämä osat olivat usein käyttökelpoisia suoraan koneesta, koska muovikerrokset muodostivat kiinteän muovisen prototyypin. Tämä oli parannus verrattuna joihinkin jauhekirjoittimiin, jotka loivat osia, joita voidaan käsitellä, mutta jotka eivät ehkä ole riittävän vahvoja testausta tai todellista käyttöä varten.
Metallin sintrausprosessi voisi myös luoda nopean prototyyppimallin. Suhteellisen alhaisen sulamispisteen omaavaa metallia, kuten alumiinia tai kuparia, voitaisiin käyttää 3D -tulostimessa samalla tavalla kuin sulatettua muovia. Valmis metalliosa ei usein vaatinut lisäkäsittelyä, ja sitä voitiin käyttää suoraan koneesta testaukseen tai kehittämiseen.
Monet 21. vuosisadan tuotteet on suunniteltu täysin CAD -ohjelmistolla, mikä tekee virtuaalikuvasta nopean prototyyppimallin ilman fyysistä näytettä. Tämä tuli yleiseksi suurille teollisuuskoneille, lentokoneille ja suurille ajoneuvoille, kuten laivoille. Monet osat olivat liian suuria erillisten prototyyppien luomiseksi, tai ne olisivat viivästyttäneet lopputuotteen kehitystä.
Insinöörit kehittivät ohjelmistotestausta, joka voisi simuloida todellisia testausolosuhteita, mikä eliminoi prototyyppitestien tarpeen. Ensimmäinen kaupallinen lentokone suunniteltiin tällä tavalla 20 -luvun lopulla. Kaupallinen suihkukone oli rakennettu kokonaan tietokoneeseen, ja se siirtyi suunnittelusta suoraan lentokelpoiseksi ilma-alukseksi ilman väliprototyyppejä.