快速原型制造：加速游戏主机创新

没有快速原型制造——让CNC机加工人员和工程师将缩比模型转化为有形实体产品——微软或许不会如此兴奋、迅速地展示最新游戏主机。“号称史上最强游戏主机，将在客厅提供原生4K游戏体验，”All3DP报道。

可以说，没有快速原型制造的惊人创新，成功之路恐更漫长。

为何快速原型制造对微软等巨头、无数中小制造商至关重要？对机加工人员和工程师意味何？

问Tom Chi，天空才是极限，快速原型制造为更美好未来提供快速解决方案。对企业家与微软等巨头同等具有颠覆性意义：极大节省时间和金钱。

何为快速原型制造？为何机加工和工程领域大力推行集成？

理解此过程对比以往更快将设计转化为产品至关重要。阅读以下内容，设想快速原型制造如何转型您的业务、提振利润。

什么是快速原型制造？

冒简化复杂过程之险，快速原型制造定义为“全尺寸模型的快速创建。原型一词源自拉丁语proto（原始）和typus（模型）。”

创建非指抽象创建。快速原型代表有形、可手持、物理实体的创建。

快速原型制造类型多样，当前趋势遵循增材制造和3D打印。但减材快速原型制造仍是主要驱动力，常更适配特定项目和产品设计。

无论增材、减材或混合，事实是快速原型制造让设计师让模型“活”起来。“常用复杂计算机辅助设计或装配软件，用3D打印机物理实现，”Techopedia定义。

英国3D Creation Lab团队解释：“3D快速原型制造进步通过消除人力和昂贵工装，实现更快、更低成本的原型和模型制造，让公司和发明家比竞争对手更快推向市场。”

鉴于快速原型制造提供的产品可能性，不得不假设存在缺陷。

如此创新怎可能无陷阱？

事实是没有。

尽管优点众多，快速原型制造确有几个缺点，首推潜在消减人力、减少CNC机加工岗位。

然而，在《快速原型制造的未来》中，Soren Petersen设计研究博士、《设计获利》作者预测：

优势众多且持续提升行业标杆。为平衡，我们权衡双面。

优劣势

已述优势，概括为速度和成本。APT Mold指出快速原型制造内在包含客户服务和客户满意度现实：

抢占市场先机……何业不欲？

先机有代价，即劣势。总共三大主要缺陷。

隧道视野

易陷入隧道视野，聚焦单一原型而忽视整体项目。陷阱在于：产品开发者因过度聚焦手头原型，可能错失长远更优方案。

身份错认

原型落入错误客户手中，可能被误判为成品而草率评价。反面是原型优于成品被偏好。两者对工程师和机加工人员均无益。

多样性是生活调味剂

快速原型制造限制选项数量，或最适合相对直接的项目。

但以下五品牌证明，尽管潜在陷阱，快速原型制造仍是通往丰厚回报的有效途径。

五大演绎快速原型制造实力的品牌

这五公司绝非唯一受益者，但各自诠释了该工艺对品牌产品……及利润的作用。

Brightwake

虽非家喻户晓，Brightwake是研发设计公司，通过回收手术中损失的血液挽救生命。其拳头产品Hemosep能回收手术失血。为创建Hemosep，Brightwake依赖3D打印作为快速原型工艺，据报生产流程缩短96%，财务节约同样可观。

Fender

音乐爱好者瞬间识别Fender——从业余乐手到吉米·亨德里克斯等摇滚传奇偏爱的乐器制造商。

为进一步加速本就快速的原型流程，Fender采购Stratasys工业3D打印机，自制原型至放大器旋钮。原型交期从约两周缩至过夜。可推断交期缩短=利润率提升。

Ford

连福特等大型车企预算也需谨慎。快速原型制造让“福特硬汉”更硬核：塑料和金属原型节省数百万美元。

3D打印也是真正的时间节省者，数小时出原型，让福特工程师决策量产是否有利。

其他用户还包括宝马、兰博基尼、Valero、大众等大牌。

Lockheed Martin

高速CNC原型制造对洛克希德·马丁产品开发至关重要。这家致力于航空航天、国防、安全前沿技术的全球巨头断言：“我们推进增材技术极限，让设计工程师深入车间逐层制造此前无法制造的零件。”

Epson

利用快速CNC加工，日本爱普生满足消费者对更轻、更舒适AR Moverio智能眼镜的需求。

“前代产品用户多反馈重量和尺寸，我们设定开发目标为提升舒适度、更紧凑轻量，”这正是高速CNC原型制造发挥作用之处，据爱普生视觉产品运营部HMD业务管理部高级员工Kazuya Kamakura所述。

这些品牌诠释先进制造可能性，但快速原型制造中，减材与增材孰优？

致敬减材快速原型制造

Datron推崇减材快速原型制造，因其依赖高效加工工艺。与其他快速原型选项不同，减材快速原型制造产出终端用料原型，结构完整性更高。

减材快速原型铣削从大块材料去除小块，留下完整实体。增材快速原型逐层堆叠材料，结构完整性较弱。

这为何重要？

此外，铣削提供比增材“阶梯光洁度”更广泛的表面光洁度。高速CNC铣床产出的原型重复性经验证理想适配终端用料。

“减材制造主要优势之一是能将极薄塑料加工成活动铰链。此工艺3D打印机目前无法实现，”Creative Mechanisms指出。“先进CNC机床利用多刀具、绕至少三轴（X、Y、Z）切削，最小化设计师翻转工件需求。”

最终，“小批量和大批量生产、获取特定光洁度、获取特定力学性能零件的合适选择。”

当然，无合适设备无法支撑减材快速原型项目。

高速CNC加工预期

当3D打印因特定原型材料受限时，高速CNC机床是工程师理想替代。目前工程师无法3D打印铝等金属。

高速CNC加工其他优势：基于需求增加，可生产更小零件——如加工电子外壳，最大刀具直径0.50英寸。现配备60,000 RPM主轴，支持更高进给和快速切削且不妥协关键部件。搭配优化刀具，增强排屑、降低热量、切削更洁净。

操作层面，高速CNC机床最棒之处或是用户友好触屏，让会用智能手机的人都能操作机床。

探索当前CNC机床选择

历史上CNC机床需改装现有工具；技术演进后，专用CNC机床应运而生。改装机床例：车床、铣床。两者均以高精度部件替换内置机构、加装执行器新安装座。

新型CNC机床包括：3D打印机、CNC激光切割机、CNC等离子切割机、铣床、拾取放置机、雕刻机。

3D打印机

设计类似激光切割机或CNC雕刻机，需塑料挤出机，推热熔塑料经小孔逐层堆叠直至原型成型。

CNC激光切割机

适配金属、塑料、木材切割，用材料专用激光。

CNC等离子切割机

等离子切割机配等离子火炬，完美切割板材2D形状。

CNC铣床

曾仅有巨型尺寸，今专用CNC铣床占地更小，可含自动进给、内置换刀库、电传感器确保安全切削监控。

拾取放置机

配众多微小喷嘴，高速移动电子元件放入手机、平板等个人设备所需电路板。

雕刻机

专为大工件设计，加工塑料、板材、木材，三轴配置轻松完成轮廓切削和3D浮雕。更复杂形状需4/5/6轴机床。

快速原型制造提升工程师与CNC机加工人员

作为工程师或CNC机加工人员，长远看快速原型制造意味何？

首先，你在正确道路上。

目前，“全球原型制造行业估值约120亿美元，2010-2015年年增长率超22.6%”，据Robotics Business Review，原型制造“预计2020年估值达200亿美元。未来15-20年预测增长至400亿美元，持续技术创新驱动行业及依赖市场。”

就业前景极佳；“各类CNC服务需求旺盛，精密加工培训人员跻身美国最急需五大员工之列。”

简而言之，向上攀升！

值得关注快速原型制造潜力的行业

不断突破传统死亡率社会的福利之一是创新医疗器械需求。目前全球98%以上助听器采用3D打印，因单独定制模式在时间、成本、精度上显著节省。

CNC制造好消息继续：快速原型制造使曾被视为绝症的疾病缓解成为可能，生产巧妙个人医疗器械。

其他受益垂直领域包括航空和机器人行业。

Robotics Business Review断言：

先进制造演进继续，激动人心消息：美军与洛克希德·马丁合作开发快速原型方法，“利用生物生产和自组装创造新材料构建模块，用于国防光学技术和防护涂层。”

美军投入千万美元资助纳米结构自组装可调材料，探索整合生物生产创新材料用于国防。

洛克希德·马丁高级研究经理、项目负责人Melissa Rhoads解释：“细胞高效创造各种材料，如蜘蛛丝、蝴蝶虹彩翅膀。”

我们已见证增材和减材快速原型制造对先进制造的贡献。最新合作必将开招产品开发未想象疆域。

何为快速原型制造？我方视角：最快前行之路。

若有意在工业制造车间或创新实验室引入快速原型制造，即刻与我们对话。