手描きのスケッチや図面、イラストレーターなどのデザイン画から試作品を作ることは可能ですか?

はい、可能でございます。
イラストレーターデータのAIをdxfなどに変換し、製作を進めることができます。
ただし、変換時にデータが化けてしまう可能性がありますので、寸法を明記していただくか、dxfでデータをいただく形が理想的です。