3D打印原型加速设计：提升效率与精度
原型制作是任何设计周期中显而易见的首要步骤。确保零件手感符合预期、能装配到组件中、或在极端条件下保持性能。在制造技术中，3D打印原型始终占据主导地位。
3D打印最初仅用于快速制作原型。自发明以来的几十年间，该技术已应用于从牙齿矫正器制作到喷气发动机零部件生产等各个领域；然而，即便在今天，3D打印最流行的应用仍是原型制作。
早期受限于高昂成本，3D打印主要被大企业使用；如今门槛大幅降低，各类规模企业均可利用该技术打印原型及更多应用。
3D打印原型的优势
缩短交付周期
传统制造工艺适合大批量生产，但小批量生产往往痛苦不堪。这是3D打印机出现前原型难以制造的原因之一。原型常需外包给专业企业，不仅成本高昂，而且获得迭代成品的周期极长。而有了3D打印，原型可按需制造，仅需数小时或数天。熔融沉积建模(FDM) 3D打印机尤能快速以多种材料生产小批量原型。
拓展材料库
3D打印的兴起催生了具有不同理化性能的新材料，可用于生产功能性原型。制造商现在可根据需求从广泛材料中选择。特定情况下，材料供应商还会与企业合作定制专用材料。
如今，PETG、尼龙碳纤维、PC-ABS 等3D打印材料已广泛应用。
降低成本
多年来，3D打印成本大幅下降，主要得益于 MakerBot METHOD 系列等兼具经济性、易用性和多材料打印能力的打印机问世。若考虑传统原型制作的人工工时和成本，3D打印原型远比传统制造原型廉价。
快速修改与迭代
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原型制作本质上是试错过程。工程师需遵循“设计-原型-评估-迭代-设计修改”循环以定型设计。借助3D打印，原型易于获取，设计师和工程师可更早、更频繁地验证形状、配合和功能，大幅降低后续生产周期中的风险和成本超支。
3D打印原型前的三大考量
1. 最终产品
打印原型前最重要的考量是最终产品的应用场景。有时原型需在尺寸、功能或外观上复刻最终产品；有时仅需验证单个零件在组件中的配合；更简单的情况是，概念模型只需传达产品在用户手中的形态与手感，以确定基础工业设计。
2. 3D打印技术
根据原型类型及应用，工程师应选择合适的3D打印技术。功能性原型常用熔融沉积建模(FDM)，也适用于特征尺寸超100微米的零件。外观原型则采用光固化(SLA)或多喷嘴喷射(Polyjet)技术。某些情况下，结合增材与减材制造技术可获得最佳原型效果。
3. 设计准则
打印原型时需考虑壁厚、水密设计、多壳体、最小特征尺寸等设计准则，具体取决于所用打印技术。这与其他制造技术的考量类似，但3D打印赋予了减材技术无法比拟的几何自由度。
继续阅读了解3D打印原型类型及常用材料。
本文曾刊登于 Makerbot 官网。
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