选择最佳快速原型制作流程

“快速原型制作”（RP）是指在产品生命周期的设计阶段使用计算机辅助设计（CAD）快速制造物理产品。它可以在从概念创建到最终测试的整个设计过程中使用。有效的快速原型设计可帮助工程师及早避免潜在的陷阱，提高产品的整体质量，并加快产品上市速度。快速原型制作还可以直接从 CAD 文件中快速复制复杂的几何图形，而无需任何工具。

原型有两种类型：低保真和高保真。低保真原型是在设计周期的早期阶段使用的粗略模型，可帮助设计师和工程师了解概念的形式和功能，从而使他们能够快速改进设计。高保真原型几乎是最终设计的精确表示，用于验证产品的性能、外观和人体工程学。

快速原型制作是添加剂的主要优点之一，但很难知道使用哪种类型的 3D 打印。为了减轻为给定产品选择快速原型制作过程的压力，我们分解了六种最常用的方法。

熔融沉积建模 (FDM)

在熔融沉积成型 (FDM) 过程中，加热的打印喷嘴在其筒体内熔化热塑性材料，例如聚碳酸酯或 ABS，然后沿着设定的刀具路径逐层挤出液化材料。 FDM 已经存在多年，是最常见的原型制作技术之一，因为它使用简单、安全，并且可以以中等到低的价格生产出相对坚固的零件。

不幸的是，FDM 并不以其结构完整性而闻名。该过程通常会产生多孔、强度不均匀且功能测试能力有限的零件。 FDM 也比立体光刻或选择性激光烧结慢。尽管如此，工程师仍应在产品开发阶段将 FDM 视为一种可行的选择，因为它为快速原型制作提供了一种经济高效的方法。

立体光刻 (SLA)

立体光固化成型 (SLA) 是许多设计和工程团队久经考验的快速原型制作选择。在此过程中，计算机控制的紫外光激光器在构建平台上跟踪零件的每个 2D 切片，从而固化液态光敏聚合物树脂。每个完成的层都粘附到下一层，并重复该过程，直到形成完整的部分。它快速、实惠且广泛可用。 SLA 原型通常用于医疗设备和模型。

由于 SLA 不需要工程级树脂，因此通过该工艺制造的原型往往较弱且不适合进行剧烈测试。更重要的是，紫外线会随着时间的推移和暴露在潮湿环境中而退化。然而，SLA 零件的表面光洁度比 FDM 好得多，因为激光的分辨率更高并且层线的外观减少。工程师应考虑使用 SLA 为具有复杂设计或更高表面要求的有限使用部件进行原型设计。

数字光合成 (DLS)

Carbon 的数字光合成 (DLS) 使用光化学过程来制造零件。光线通过透氧窗投射到一桶紫外线固化树脂中。然后，数字设备将一系列紫外图像投射到树脂中，部分逐层固化，形成完整的部分。打印件在强制对流烘箱中烘烤，加热使 DLS 打印件具有出色的机械性能。

此过程非常适合开发高保真原型和小型各向同性零件，因为打印过程是连续的。 DLS 打印部件的强度和机械性能与使用注塑成型生产的部件相似。 DLS 还兼容多种工业级材料，非常适合多个零件迭代。

然而，对于打印比手掌大的部件，DLS 并不是最好的原型制作工艺，工程师可能不得不重新考虑他们的设计以考虑该工艺的支持。此外，它通常比其他可用的原型制作工艺更昂贵，而且构建量不大。

选择性激光烧结 (SLS)

选择性激光烧结 (SLS) 使用强大的计算机控制激光将多层粉末材料（通常是尼龙基）烧结成固体。除尼龙外，SLS 还与弹性体 TPU 粉末兼容，其机械性能类似于热塑性塑料。这种快速成型工艺特别适合制造汽车硬件零件。

使用 SLS 构建的原型比使用 SLA 构建的原型更坚固、更耐用且更适合功能测试。该工艺也比 SLA 更通用，因为它可以使用多种材料完成，同时仍保持均匀的强度。然而，SLS 打印的产品多孔、细节较少、价格更高、生产时间更长。

多射流融合 (HP MJF)

Multi Jet Fusion (HP MJF) 是一种粉末床技术，它使用喷墨头构建二维横截面，将熔剂沉积在一层粉末上，然后通过红外灯进行熔合。然后将零件从构建箱中挖掘出来并进行喷砂以去除多余的粉末。

HP MJF 速度很快，平均比 SLS 快三天左右。这个过程可以在短短一天内生产出功能性、耐化学性和高密度的原型。这使其成为防水应用、外壳和其他具有复杂组件的原型的理想选择。原型也可以制作成全彩色，让设计师也可以测试产品的美感。但是，HP MJF 只能与 PA12 尼龙一起使用，并且在创建小特征时不能保证高精度。

PolyJet

在 PolyJet 打印过程中，打印头将一层光敏聚合物树脂喷涂到凝胶基质上，然后在紫外光下固化树脂。这会产生超薄且极其光滑的材料层，可为您的原型提供出色的表面光洁度。此外，打印头可以喷射不同材料的液滴，让您在一次打印中创建多材料原型。

但是，PolyJet 也存在 SLA 的许多漏洞。使用此过程构建的原型不是很坚固，并且会由于紫外线敏感性而退化。尽管如此，如果工程师正在寻找一种与多种材料兼容并产生精美、高分辨率打印的快速原型制作工艺，PolyJet 可能是一个合适的选择。

根据专家建议构建更好的原型

选择最佳的快速原型制作过程可能会让人不知所措。通过平衡预算限制、时间表、物理要求和其他关键因素，工程师可以开始关注最适合其项目的快速原型制作过程。与专业的制造合作伙伴合作有助于确保您做出正确的选择。

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