Model prototipe cepat biasanya merupakan bagian plastik atau logam yang dibuat dari gambar komputer, yang memungkinkan pelanggan untuk meninjau produk yang sedang dikembangkan. Dimulai pada akhir abad kedua puluh, perangkat lunak komputer dikembangkan yang memungkinkan desainer untuk membuat gambar tiga dimensi (3D). Pengembangan paralel peralatan yang dapat membuat struktur fisik dari gambar-gambar ini mengarah pada bisnis pemodelan yang cepat.
Perancangan bagian menggunakan perangkat lunak 3D dimulai dengan gambar konseptual bagian yang diinginkan. Seorang desainer dapat mengambil gambar ini dan membuat model 3D berbasis perangkat lunak, yang memungkinkan bagian untuk dilihat dari sudut atau orientasi yang berbeda. Perangkat lunak ini juga dapat secara virtual membongkar bagian untuk menunjukkan kepada pelanggan bagaimana perakitan dapat terjadi di pabrik industri. Desain perangkat lunak sering kali mencakup kemampuan untuk “menguji” bagian di bawah kondisi tekanan atau dampak yang berbeda untuk memperkirakan kegagalan bagian atau cacat desain.
Pengembangan model prototipe yang cepat menjadi kenyataan dengan diperkenalkannya printer 3D. Beberapa teknologi yang berbeda berkembang pada akhir abad kedua puluh, tetapi semuanya terkait dengan program computer-aided design (CAD) yang menciptakan model perangkat lunak. Semua printer 3D menggunakan teknik membangun lapisan plastik atau logam secara berurutan untuk membuat sampel fisik bagian tersebut.
Salah satu jenis printer menggunakan serbuk halus di dalam lemari printer. Perangkat lunak komputer mengubah gambar menjadi ribuan lapisan yang sangat halus, seperti mengiris gambar dengan sangat tipis. Printer menyemprotkan bahan kimia pengikat di atas bubuk dalam bentuk lapisan paling bawah. Bubuk kemudian dicampur ke lapisan ini, dan nampan datar diturunkan sedikit. Lapisan pengikat dan bubuk berikutnya ditambahkan, dan seterusnya, sampai bagian 3D dibuat. Tergantung pada kerumitan bagiannya, printer mungkin perlu bekerja selama berhari-hari untuk menyelesaikan satu sampel.
Jenis lain dari printer model prototipe cepat menggunakan plastik yang dapat meleleh. Sebuah nosel menempatkan titik-titik kecil dari bahan yang meleleh ke baki printer dalam lapisan-lapisan yang berurutan untuk membentuk suatu bagian. Bagian-bagian ini sering dapat digunakan langsung dari mesin, karena lapisan plastik membentuk prototipe plastik padat. Ini adalah peningkatan dari beberapa printer bubuk, yang menciptakan bagian-bagian yang dapat ditangani, tetapi mungkin tidak cukup kuat untuk pengujian atau penggunaan sebenarnya.
Proses yang disebut sintering logam juga dapat membuat model prototipe cepat. Logam seperti aluminium atau tembaga dengan titik leleh yang relatif rendah dapat digunakan dalam printer 3D dengan cara yang mirip dengan plastik leleh. Bagian logam jadi sering kali tidak memerlukan pemrosesan lebih lanjut, dan dapat digunakan langsung dari mesin untuk pengujian atau pengembangan lebih lanjut.
Banyak produk di abad ke-21 dirancang secara menyeluruh dalam perangkat lunak CAD, membuat gambar virtual menjadi model prototipe cepat, tanpa perlu membuat sampel fisik. Ini menjadi umum untuk mesin industri besar, pesawat terbang dan kendaraan besar seperti kapal. Banyak bagian terlalu besar untuk membuat prototipe terpisah, atau akan menunda pengembangan produk akhir.
Insinyur mengembangkan pengujian perangkat lunak yang dapat mensimulasikan kondisi pengujian nyata, yang menghilangkan kebutuhan untuk pengujian prototipe. Pesawat komersial pertama dirancang dengan cara ini pada akhir abad ke-20. Sebuah pesawat jet komersial dibangun seluruhnya di dalam komputer, mulai dari desain langsung ke pesawat yang mampu terbang tanpa prototipe perantara.