快速原型制作：减法与加法

如今，增材制造和 3D 打印机成为热门话题，重要的是要记住为什么像铣削这样的减材工艺对于快速原型制作仍然非常重要。但首先，让我们来看看增材快速成型（或直接数字制造）的一些优点和局限性。

加法快速原型制作的好处

添加剂快速原型制作过程将液体树脂等材料连接和融合在一起，一层一层地从模型数据中生成 3D 对象。增材快速成型通常简单、相对便宜且快速。增材快速成型还允许在零件的型腔或内部区域内产生大量复杂性，这将需要底切，甚至可能无法通过铣削等减材工艺实现。

加法快速原型设计的局限性

增材快速成型的主要缺点是生成的零件通常不是由金属等最终用途材料制成……即使是这样，它也缺乏结构完整性。这是因为一层与另一层的连接点缺乏相同材料的实心块所表现出的物理强度（没有层或接头）。

使用最终用途材料的减法快速原型制作

减法快速原型制作提供了在最终用途材料中进行原型制作的能力。由于铣削或机加工会从较大的材料块中去除材料，因此成品部件具有固体成分，而不是使用 3D 打印机进行快速增材制造时所见的分层成分。这会产生更高的结构完整性，如果原型部件将用于产品测试，这一点至关重要。对通过减材原型制造的零件进行产品测试可以准确分析零件的可行性甚至耐用性，因为它是由与制造生产零件相同的材料制成的。

使用减法原型制作更广泛的表面处理和纹理

减材快速成型工艺还为完成的原型提供更广泛的表面光洁度，这与使用 3D 打印机的增材快速成型通常实现的标准“阶梯式光洁度”不同。这可以是从具有镜面效果的完全光滑的表面到具有铣削或雕刻纹理的表面。通过这种方式，使用高速 CNC 铣床的减材快速原型制作能够生产具有适用于最终用途生产的可重复性的原型零件。如果给定的零件需要滑动，则可以通过高速加工实现光滑的表面光洁度，这在功能上是有益的，如果原型将用于市场测试，则在美学上是有益的。

加法快速原型与减法快速原型

为了说明上述观点，我们要求我们的应用工程师使用增材和减材工艺快速制作零件原型。由于我们最喜欢的下班后（眨眼，眨眼）过去的时间是桌上足球，他们决定制作一个“替代”桌上足球人进行测试。这个决定是基于现实生活中的需要——因为我们最近打破了我们 1985 年老式桌上足球桌附带的一个人。使用增材快速成型（3D 打印），他们能够在大约 90 分钟内设计出一个非常简陋的桌上足球人。从那里开始，他们开始打印，不到一个多小时，下面看到的部分就完成了。

使用减法快速原型（高速铣削）编程，零件花费了更长的时间，并在 3 小时内完成。 45分钟。但是，铣削下面的零件比 3D 打印要快得多，需要 28 分钟。

产品测试加法快速原型与减法快速原型

好吧，您知道我们必须“测试”零件吗？因此，在使用每个原型的 4 个相当激烈的游戏系列中，我们发现了以下内容。在功能性和耐用性方面，减材原型显然是赢家。它不仅持续了 4 场比赛，而且该部件的坚固组成使得高速击球更加强劲。另外，它显然可以支持数百场比赛。相比之下，3D 打印的部件在第 3 场比赛的中途开始出现右侧分层的迹象——到第 4 场比赛时，我们不得不用一点透明胶带修补它，以通过我们剩下的“产品测试” .部件的损坏揭示了 3D 打印部件的内部组成，如下所示。

这部分相当空洞的性质让我们明白了为什么我们无法使用这个桌上足球人获得强力击球。在分析这两个零件的最终表面光洁度时，我们认为减材原型……嗯，只是更有吸引力。此外，铣削工艺为实现不同的表面光洁度提供了更大的灵活性。例如，我们能够使减材原型的大部分变得非常光滑，同时为脚部部分提供更有质感的饰面，以增加“抓地力”或控球。相比之下，增材原型固有的“阶梯式”表面光洁度在控球方面表现良好……但在整个零件上并不是很有吸引力。

终极减法快速成型数控机床：

去年推出的 DATRON neo 紧凑型高速铣床使减材快速原型制造比以往任何时候都更加实惠和可行。此外，它的紧凑尺寸和触摸屏操作使其易于使用且易于适应最紧凑的“实验室型”环境。