关于3D打印快速原型制作您需要了解的一切

关于3D打印快速原型制作您需要了解的一切

产品开发环境不断发展，需要创新方法来弥合想法与现实之间的差距。快速原型制作已成为该领域的强大工具，可提高创造力和效率。从本质上讲，快速原型设计是一种彻底改变传统设计流程的方法，通过创建有形的原型来实现想法的快速迭代和测试。这使得设计师和工程师能够尽早收到有价值的反馈并快速实施建议，从而获得更好、更可靠的最终产品和更高的用户满意度。在这里我们将深入研究快速原型的世界，特别关注其在3D打印领域的应用。

什么是快速原型制作？

此过程涉及对数字设计中的非最终物理模型进行快速3D打印，从而可以根据现实世界的反馈和结果快速测试和完善零件和想法。快速原型技术的首次使用恰逢20世纪80年代初增材制造的出现，最初用于汽车和航空航天领域等工业环境中的工具和快速迭代，3D打印技术的持续和显着改进使快速原型技术成为可能。对于更广泛的行业和应用来说，更加容易获得和负担得起。如今，增材制造促进了重大创新，并因其产品开发的灵活性和效率而受到赞誉，在一系列领域取得了重大进展。

3D打印金属快速原型。（图片来源：韦肯快速制造）

快速原型制作如何进行？

这一切都始于通过CAD软件创建数字设计。一旦完成，就会被发送到3D打印机，该打印机可以使用热塑性塑料、树脂、金属或复合材料打印原型。其结果是功能性3D打印模型能够准确反映预期的最终零件。这个过程的主要好处是它允许设计师彻底、快速地测试他们的想法。

发展

不同的打印工艺可用于快速原型制作，根据用户对美观、材料特性和功能的要求提供独特的优势。选择最合适的方法需要考虑每种方法固有的权衡，并使它们与项目的特定需求保持一致。

图片来源：增材制造全球

在这些方法中，熔融沉积建模（FDM）被广泛采用，尽管其分辨率和精度相对低于其他塑料3D打印技术，这可能限制其创建复杂设计的能力。立体光刻(SLA)通常是需要高视觉美感的原型的首选，尽管它受到兼容材料范围的限制并且需要大量的后处理。选择性激光烧结(SLS)以其快速生产高质量功能部件打印件的能力而闻名，但与SLA一样，材料选择有限。MultiJet Fusion在使用多种材料进行原型设计时可以提供详细的视觉结果，但成本要高得多-它是成品零件生产的首选技术。最后，虽然不太流行，但也可以使用金属3D打印来制作原型。

原型的类型

但是快速原型制作有哪些不同类型？低保真原型，通常称为概念验证原型，代表原型设计的最早和最基本的阶段。这些原型优先考虑最基本的功能，很少或根本不考虑零件的视觉外观。尽管美观和用户体验不是现阶段的主要关注点，但3D打印的速度和经济性对于创建这些原型来说是有利的，尤其是FDM工艺。

视觉原型，也称为外观原型，更注重美观而不是功能。这些模型用于展示产品的外观和感觉，包括形状、尺寸、颜色和表面纹理等因素。还原光聚合通常在这个意义上使用。

照片来源：3ERP

相比之下，功能原型强调功能而不担心美观。设计师使用这些原型来一一测试各个功能。这使他们能够在将这些功能合并到最终产品之前检查这些功能是否运行良好。

最后，工程或预生产原型是之前所有迭代的顶峰，因为它们将之前的结果集成到接近完成的最终模型中。这些原型可以用于多种目的，包括吸引客户和投资者以及与经销商和制造商建立合作伙伴关系。

快速原型制作的工业应用

快速原型制作的多功能性扩展到广泛的行业，每个行业都利用该流程来简化开发和提高产品创新。在航空航天和汽车等高性能、高通量行业中，快速原型制作在复杂组件的设计和测试中发挥着至关重要的作用。

航空航天工程师经常使用快速原型制作来创建轻质且复杂的部件物理原型，例如用于测试的涡轮叶片、机翼和卫星附件。这样可以在现实条件下评估最终零件的性能、耐用性和空气动力学性能。同样，汽车制造商使用快速原型技术来开发和测试汽车零件，例如齿轮、发动机部件和空气动力学车身面板，以便在批量生产之前进行快速调整。

3D打印摩托车车架原型。（图片来源：建宏原型）

快速原型制作越来越受欢迎，其用途已超出工业应用范围。在时尚和珠宝行业，设计师越来越多地转向快速原型制作，以提高他们的创意能力并更有效地实现他们的设计。与航空航天和汽车工程师一样，这些创作者正在利用快速原型制作的速度优势。这使他们能够轻松创造各种服装，以跟上不断变化的趋势并满足不同客户群体的偏好，而无需进行重大的重组。

快速原型制作的好处

快速原型设计具有多种独特的优势，对产品开发过程产生重大影响。其中之一是它能够提高工作流程的速度和效率，因为它可以显着加快开发周期。当设计师和工程师转向3D打印时，他们可以使用快速原型制作流程将数字设计快速转化为物理原型，从而减少产品从概念到生产所需的时间步骤。交货时间的大幅缩短可以帮助企业领先于竞争对手，提高灵活性和竞争力，从而能够应对不断变化的市场需求和消费者偏好。

此外，快速原型设计可以推动迭代设计过程，允许在短时间内探索广泛的设计和概念。过去，产品开发通常意味着要等待最终产品到达，然后才能收到用户的重要反馈，这通常会导致延误和潜在的返工。与传统制造方法不同，快速原型制作与3D打印相结合，可以立即调整并实施反馈和测试结果。其结果是设计过程促进了产品创新和改进，因为增加对不同几何形状、特征和材料的实验有助于优化最终零件。

与3D打印相结合，快速原型制作使设计师和工程师能够快速从数字设计转向物理原型，从而加快批量生产。（照片来源：Formlabs）

来源：3dnatives