Ένα μοντέλο ταχείας πρωτότυπου είναι συνήθως ένα πλαστικό ή μεταλλικό μέρος που δημιουργείται από ένα σχέδιο υπολογιστή, το οποίο επιτρέπει στον πελάτη να ελέγξει ένα προϊόν υπό ανάπτυξη. Ξεκινώντας από τα τέλη του εικοστού αιώνα, αναπτύχθηκε λογισμικό υπολογιστή που επέτρεπε στους σχεδιαστές να δημιουργούν τρισδιάστατα (3D) σχέδια. Η παράλληλη ανάπτυξη εξοπλισμού που θα μπορούσε να δημιουργήσει φυσικές δομές από αυτά τα σχέδια οδήγησε στην επιχείρηση της ταχείας μοντελοποίησης.
Ο σχεδιασμός ενός εξαρτήματος χρησιμοποιώντας λογισμικό 3D ξεκινά με ένα εννοιολογικό σχέδιο ενός επιθυμητού εξαρτήματος. Ένας σχεδιαστής μπορεί να πάρει αυτό το σχέδιο και να δημιουργήσει ένα τρισδιάστατο μοντέλο βασισμένο σε λογισμικό, το οποίο επιτρέπει την προβολή ενός τμήματος από διαφορετικές γωνίες ή προσανατολισμούς. Αυτό το λογισμικό μπορεί επίσης να αποσυναρμολογήσει εικονικά το εξάρτημα για να δείξει στον πελάτη πώς μπορεί να γίνει η συναρμολόγηση σε μια βιομηχανική εγκατάσταση. Ο σχεδιασμός λογισμικού συχνά περιλαμβάνει τη δυνατότητα “δοκιμής” του εξαρτήματος υπό διαφορετικές συνθήκες πίεσης ή πρόσκρουσης για την εκτίμηση αστοχιών εξαρτημάτων ή ελαττωμάτων σχεδιασμού.
Η ταχεία ανάπτυξη μοντέλων πρωτοτύπων έγινε πραγματικότητα με την εισαγωγή των τρισδιάστατων εκτυπωτών. Αρκετές διαφορετικές τεχνολογίες εξελίχθηκαν στα τέλη του εικοστού αιώνα, αλλά όλες συνδέθηκαν με τα προγράμματα σχεδίασης με τη βοήθεια υπολογιστή (CAD) που δημιούργησαν μοντέλα λογισμικού. Όλοι οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές χρησιμοποιούν μια τεχνική κατασκευής διαδοχικών στρωμάτων πλαστικών ή μετάλλων στη σειρά για να δημιουργήσουν ένα φυσικό δείγμα του εξαρτήματος.
Ένας τύπος εκτυπωτή χρησιμοποιούσε μια λεπτή σκόνη μέσα σε ένα ντουλάπι εκτυπωτή. Το λογισμικό υπολογιστή μετέτρεψε το σχέδιο σε χιλιάδες εξαιρετικά λεπτά στρώματα, όπως το να κόβουμε την εικόνα σε εξαιρετικά λεπτές φέτες. Ο εκτυπωτής ψέκασε ένα χημικό συνδετικό υλικό πάνω από τη σκόνη στο σχήμα του χαμηλότερου στρώματος. Στη συνέχεια, η σκόνη αναμίχθηκε σε αυτό το στρώμα και ο επίπεδος δίσκος μείωσε μια μικρή ποσότητα. Το επόμενο στρώμα συνδετικού και σκόνης προστέθηκαν και ούτω καθεξής, μέχρι να κατασκευαστεί ένα 3D τμήμα. Ανάλογα με την πολυπλοκότητα του εξαρτήματος, ο εκτυπωτής μπορεί να χρειαστεί να λειτουργεί για μέρες για να ολοκληρώσει ένα δείγμα.
Ένας άλλος τύπος ταχείας πρωτότυπου εκτυπωτή μοντέλων χρησιμοποιούσε ένα λιωμένο πλαστικό. Ένα ακροφύσιο τοποθέτησε μικροσκοπικές κουκκίδες του λιωμένου υλικού στο δίσκο του εκτυπωτή σε διαδοχικές στρώσεις για να δημιουργήσει ένα μέρος. Αυτά τα μέρη ήταν συχνά χρησιμοποιήσιμα απευθείας από το μηχάνημα, επειδή τα στρώματα πλαστικού σχημάτιζαν ένα συμπαγές πλαστικό πρωτότυπο. Αυτή ήταν μια βελτίωση σε σχέση με ορισμένους εκτυπωτές πούδρας, οι οποίοι δημιούργησαν εξαρτήματα που μπορούσαν να χειριστούν, αλλά ενδέχεται να μην είναι αρκετά ισχυρά για δοκιμή ή πραγματική χρήση.
Μια διαδικασία που ονομάζεται πυροσυσσωμάτωση μετάλλων θα μπορούσε επίσης να δημιουργήσει ένα γρήγορο πρωτότυπο μοντέλο. Ένα μέταλλο όπως το αλουμίνιο ή ο χαλκός με σχετικά χαμηλό σημείο τήξης θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή με παρόμοιο τρόπο με ένα λιωμένο πλαστικό. Το τελικό μεταλλικό μέρος συχνά δεν απαιτούσε περαιτέρω επεξεργασία και μπορούσε να χρησιμοποιηθεί απευθείας από το μηχάνημα για δοκιμή ή περαιτέρω ανάπτυξη.
Πολλά προϊόντα στον 21ο αιώνα σχεδιάστηκαν εξ ολοκλήρου σε λογισμικό CAD, καθιστώντας την εικονική εικόνα ένα γρήγορο πρωτότυπο μοντέλο, χωρίς να χρειάζεται να γίνει φυσικό δείγμα. Αυτό έγινε κοινό για μεγάλα βιομηχανικά μηχανήματα, αεροσκάφη και μεγάλα οχήματα όπως τα πλοία. Πολλά εξαρτήματα ήταν πολύ μεγάλα για να δημιουργήσουν ξεχωριστά πρωτότυπα ή θα καθυστερούσαν την ανάπτυξη του τελικού προϊόντος.
Οι μηχανικοί ανέπτυξαν δοκιμές λογισμικού που θα μπορούσαν να προσομοιώσουν πραγματικές συνθήκες δοκιμών, οι οποίες εξάλειψαν την ανάγκη για πρωτότυπες δοκιμές. Το πρώτο εμπορικό αεροσκάφος σχεδιάστηκε με αυτόν τον τρόπο στα τέλη του 20ου αιώνα. Ένα εμπορικό αεριωθούμενο αεροσκάφος κατασκευάστηκε εξ ολοκλήρου σε υπολογιστή, μεταβαίνοντας από ένα σχέδιο απευθείας σε ένα αεροσκάφος με ικανότητα πτήσης χωρίς ενδιάμεσα πρωτότυπα.