Этап 1 – Определение конечных требований к изделию

Разработка изделия из пластмассы начинается с тщательного определения технических характеристик и требований, предъявляемых потребителем. Поскольку это первый этап разработки, он является самым важным, так как конструкторы и инженеры будут разрабатывать изделие на основе именно этих технических характеристик. Если заданы не все технические характеристики или они заданы неверно, изделие не будет соответствовать условиям эксплуатации. Технические характеристики — это фундамент конструкторских разработок. Очень важно, чтобы требования потребителя к изделию были бы описаны количественно, а не качественно. Такие определения, как «прочный» или «прозрачный», могут быть истолкованы слишком свободно. Намного лучше сказать, что изделие должно выдерживать удар при падении на бетонный пол с высоты одного метра при температуре окружающего воздуха -20 °С, а его прозрачность должна сохраняться на уровне более 88 % в течение 5 лет, чем просто указать, что изделие должно быть прочным и прозрачным. К сожалению, не всегда удается заранее определить и количественно выразить все требования к изделию, особенно, если существует возможность неправильной его эксплуатации. Когда пластмассовая деталь изготавливается для замены уже существующей, например, металлической, можно использовать опыт, накопленный при ее использовании, но это невозможно при разработке совершенно нового продукта. Обычно следует учитывать механиче­ские воздействия, условия окружающей среды, требования к размерам, соответствие стандартам и запросы рынка.

Предварительное рассмотрение факторов, связанных со строением и с возможным нагружением.

Виды нагрузки, их уровень, длительность пребывания в нагруженном состоянии, частота механических воздействий и т. п. следует зафиксировать в технических требованиях. Необходимо учесть, что изделие может подвергаться нагрузке в процессе сборки, транспортировки, во время хранения и в процессе эксплуатации. Разработка упаковки для защиты изделия в процессе транспортировки и хранения обычно происходят параллельно с конструированием самого изделия. Конструкторы изделий должны предусмотреть различные случаи – от средних значений нагрузок до самых неблагоприятных условий. Возможно, к наиболее трудным решениям относятся те, которые должны соблюсти баланс между надежностью в случае наиболее неблагоприятного сценария и статически средними нагрузками, причем с учетом последствий и потерь в случае аварий. Изделия, сконструированные с полной гарантией, что они не выйдут из строя в случае их непрерывного использования, по всей вероятности, будут очень дорогими; хотя те, которые разработаны без учета ошибок при эксплуатации, могут потребовать высоких затрат на обслуживание. Конструктор должен уделить значительную часть своего внимания надежности, особенно, когда выход изделия из строя может угрожать здоровью и жизни человека.

Предварительный учет факторов, связанных с воздействиями окружающей среды

Поскольку пластмасса очень чувствительна к условиям окружающей среды, важно определить все те условия, в которых будет находиться изделие в процессе эксплуатации: диапазон температур, относительную влажность, химическую агрессивность окружающей среды. Следует учитывать и те условия окружающей среды, которые присутствуют в процессе сборки и хранения. Высокие температуры при эксплуатации изделия могут стать причиной возникновения проблем, связанных с ползучестью и окислением, а низкие температуры могут привести к снижению противоударных свойств. Все требования к используемым реактивам (даже к очистителям бытового назначения и т. п.) должны быть четко определены вместе с возможным воздействием ультрафиолетового облучения (например, при использовании вне помещений). Проблема состоит в том, чтобы точно определить границы наиболее веро­ятных ошибок при эксплуатации.

Требования к размерам

Соблюдение размеров деталей из пластмасс имеет особенно большое значение, когда они используются в качестве компонентов при сборке изделия. Критические размеры, качество обработки поверхности, плоскостность и аналогичные им параметры должны быть указаны вместе с реальными значениями допусков.

Следует учитывать, что стоимость изготовления оснастки и затраты на производство пресс-форм во многом зависят от требований к допускам на размеры.

Соответствие техническим условиям/стандартам

Изделия из пластмассы могут использоваться в условиях, параметры которых строго регулируются. За качеством в этом случае следят специальные организации, которые могут быть созданы как торгово-промышленными ассоциациями, так и государством. Стандартами определяются совершенно разные параметры готового изделия: от свойств материала (марка, горючесть и т.п.) до размеров (фитинги, фиксаторы и т.п.) и эксплуатационных характеристик (например, способность ослаблять электромагнитное излучение). Прототипы изделий часто проходят испытания в соответствующей организации по стандартизации.

Ограничения, накладываемые требованиями рынка (маркетинг)

Существуют также требования, которые формируются потребностями рынка, а также возможностями производства. Все они должны быть сформулированы на начальном этапе разработки изделия. Должны быть указаны и такие параметры, как предполагаемое количество производимых изделий, срок службы (срок замены) и максимальная стоимость изделия. Получив всю информацию, команда разработчиков изделия должна создать конструкцию, которая бы обладала наилучшим соотношением цена/качество. К другим требованиям, которые диктует рынок, относятся эстетические: цвет, размер или форма. Они также должны быть четко определены, причем желательно в количественной форме. Для этой цели может быть полезным изготовление промежуточные моделей (нефункциональных прототипов) в качестве средства для обмена информацией между разработчиками, так как очень трудно количественно сформулировать требования к эстетическим параметрам изделия.