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關于3D打印快速原型制作您需要了解的一切

魔猴君知識堂 274天前

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產品開發環境不斷發展，需要創新方法來彌合想法與現實之間的差距。快速原型制作已成為該領域的強大工具，可提高創造力和效率。從本質上講，快速原型設計是一種徹底改變傳統設計流程的方法，通過創建有形的原型來實現想法的快速迭代和測試。這使得設計師和工程師能夠盡早收到有價值的反饋并快速實施建議，從而獲得更好、更可靠的最終產品和更高的用戶滿意度。在這里我們將深入研究快速原型的世界，特別關注其在3D打印領域的應用。

什么是快速原型制作？此過程涉及對數字設計中的非最終物理模型進行快速3D打印，從而可以根據現實世界的反饋和結果快速測試和完善零件和想法。快速原型技術的首次使用恰逢20世紀80年代初增材制造的出現，最初用于汽車和航空航天領域等工業環境中的工具和快速迭代，3D打印技術的持續和顯著改進使快速原型技術成為可能。對于更廣泛的行業和應用來說，更加容易獲得和負擔得起。如今，增材制造促進了重大創新，并因其產品開發的靈活性和效率而受到贊譽，在一系列領域取得了重大進展。

3D打印金屬快速原型。（圖片來源：韋肯快速制造）

快速原型制作如何進行？

這一切都始于通過CAD軟件創建數字設計。一旦完成，就會被發送到3D打印機，該打印機可以使用熱塑性塑料、樹脂、金屬或復合材料打印原型。其結果是功能性3D打印模型能夠準確反映預期的最終零件。這個過程的主要好處是它允許設計師徹底、快速地測試他們的想法。

發展

不同的打印工藝可用于快速原型制作，根據用戶對美觀、材料特性和功能的要求提供獨特的優勢。選擇最合適的方法需要考慮每種方法固有的權衡，并使它們與項目的特定需求保持一致。

圖片來源：增材制造全球

在這些方法中，熔融沉積建模（FDM）被廣泛采用，盡管其分辨率和精度相對低于其他塑料3D打印技術，這可能限制其創建復雜設計的能力。立體光刻(SLA)通常是需要高視覺美感的原型的首選，盡管它受到兼容材料范圍的限制并且需要大量的后處理。選擇性激光燒結(SLS)以其快速生產高質量功能部件打印件的能力而聞名，但與SLA一樣，材料選擇有限。MultiJet Fusion在使用多種材料進行原型設計時可以提供詳細的視覺結果，但成本要高得多-它是成品零件生產的首選技術。最后，雖然不太流行，但也可以使用金屬3D打印來制作原型。

原型的類型

但是快速原型制作有哪些不同類型？低保真原型，通常稱為概念驗證原型，代表原型設計的最早和最基本的階段。這些原型優先考慮最基本的功能，很少或根本不考慮零件的視覺外觀。盡管美觀和用戶體驗不是現階段的主要關注點，但3D打印的速度和經濟性對于創建這些原型來說是有利的，尤其是FDM工藝。

視覺原型，也稱為外觀原型，更注重美觀而不是功能。這些模型用于展示產品的外觀和感覺，包括形狀、尺寸、顏色和表面紋理等因素。還原光聚合通常在這個意義上使用。

照片來源：3ERP

相比之下，功能原型強調功能而不擔心美觀。設計師使用這些原型來一一測試各個功能。這使他們能夠在將這些功能合并到最終產品之前檢查這些功能是否運行良好。

最后，工程或預生產原型是之前所有迭代的頂峰，因為它們將之前的結果集成到接近完成的最終模型中。這些原型可以用于多種目的，包括吸引客戶和投資者以及與經銷商和制造商建立合作伙伴關系。

快速原型制作的工業應用

快速原型制作的多功能性擴展到廣泛的行業，每個行業都利用該流程來簡化開發和提高產品創新。在航空航天和汽車等高性能、高通量行業中，快速原型制作在復雜組件的設計和測試中發揮著至關重要的作用。

航空航天工程師經常使用快速原型制作來創建輕質且復雜的部件物理原型，例如用于測試的渦輪葉片、機翼和衛星附件。這樣可以在現實條件下評估最終零件的性能、耐用性和空氣動力學性能。同樣，汽車制造商使用快速原型技術來開發和測試汽車零件，例如齒輪、發動機部件和空氣動力學車身面板，以便在批量生產之前進行快速調整。

3D打印摩托車車架原型。（圖片來源：建宏原型）

快速原型制作越來越受歡迎，其用途已超出工業應用范圍。在時尚和珠寶行業，設計師越來越多地轉向快速原型制作，以提高他們的創意能力并更有效地實現他們的設計。與航空航天和汽車工程師一樣，這些創作者正在利用快速原型制作的速度優勢。這使他們能夠輕松創造各種服裝，以跟上不斷變化的趨勢并滿足不同客戶群體的偏好，而無需進行重大的重組。

快速原型制作的好處

快速原型設計具有多種獨特的優勢，對產品開發過程產生重大影響。其中之一是它能夠提高工作流程的速度和效率，因為它可以顯著加快開發周期。當設計師和工程師轉向3D打印時，他們可以使用快速原型制作流程將數字設計快速轉化為物理原型，從而減少產品從概念到生產所需的時間步驟。交貨時間的大幅縮短可以幫助企業領先于競爭對手，提高靈活性和競爭力，從而能夠應對不斷變化的市場需求和消費者偏好。

此外，快速原型設計可以推動迭代設計過程，允許在短時間內探索廣泛的設計和概念。過去，產品開發通常意味著要等待最終產品到達，然后才能收到用戶的重要反饋，這通常會導致延誤和潛在的返工。與傳統制造方法不同，快速原型制作與3D打印相結合，可以立即調整并實施反饋和測試結果。其結果是設計過程促進了產品創新和改進，因為增加對不同幾何形狀、特征和材料的實驗有助于優化最終零件。