什么是快速原型制作，您如何选择理想的原型制作方法？

如果您最近提出了产品设计，那么您可能已经回答了制造商可能为您提出的一些常见问题。例如，您选择的材料、尺寸、强度和公差要求是什么，以及您希望生产多少个单位？

但是，即使您回答了所有这些问题，也不能排除开始批量生产最终产品时失败的可能性。顶级产品设计师减轻这些风险的一种方法是快速原型设计。本文介绍了快速原型制作，并提供了有用的提示，帮助您选择理想的方法。

什么是快速原型制作？

快速原型制作 包括制造您产品的样品部件，以测试组件的配合、功能、可制造性、外观和强度。它允许您在产品开发的早期发现设计缺陷，以便您可以采取措施纠正它们。但是，由于当今有几种快速成型技术可用，您可能会在为您的项目选择理想的快速成型技术和方法时感到困惑。

三种常用的快速原型制作方法包括：

3D 打印是一种增材制造工艺ㅡ，这意味着它涉及将部分材料分层添加以形成所需的原型。由于其精度高、材料相容性好、成本低（尤其是对于小批量零件），它是最常用的快速原型制作方法。

图1：3D打印过程

然而，3D 打印技术有多种类型，每种都有其能力和适用性，以满足不同的原型设计需求。例如，三种常用的 3D 打印技术包括：

熔融沉积建模 (FDM) 是用于快速原型制作的最流行的 3D 打印方法。 FDM 3D 打印机通过加热喷嘴逐层挤出热塑性细丝（如 PLA 和 ABS）来工作。它的最大构建尺寸通常为 320 x 132 x 154 毫米，适用于创建需要进行形状匹配测试的原型。

例如，图 2 显示了使用 FDM 3D 打印机创建的 Raspberry Pi 外壳的原型，以进行形状匹配测试。

图 2：FDM 打印的 Raspberry Pi 外壳

然而，挤出喷嘴的尺寸决定了 FDM 打印部件的分辨率。因此，FDM 可能不是创建需要复杂细节的原型零件的理想方法。

立体光刻 3D 打印机使用高精度激光创建原型。这种激光固化液态树脂，消除了 FDM 3D 打印中常见的低分辨率挑战。因此，SLA 3D 打印机可以实现比 FDM 3D 打印机更高的精度和更精细的细节。

如果您希望创建需要严格公差、最终精度、准确度和光滑表面光洁度的详细视觉原型，您应该选择 SLA 3D 打印。但是请记住，SLA 3D 打印的最大构建尺寸通常为 145 x 145 x 175 毫米。

图 3：使用 SLA 3D 打印机创建的原型

在选择性激光烧结 (SLS) 中，激光用于将粉末材料（通常是聚酰胺或尼龙）分层烧结，以创建所需的原型。 SLS 3D 打印非常适合创建需要良好机械性能的全功能原型。它提供比 SLA 3D 打印更大的构建尺寸（300 x 300 x 300 毫米），但生产的零件表面光洁度更粗糙。

图 4：使用 SLS 3D 打印机创建的原型

注塑成型是一种制造方法，涉及使用模具来创建原型。要使用注塑机创建原型，您的制造商将首先创建一个符合您所需产品形状的模具。接下来，制造商加热热塑性聚合物，将其变成熔融流体。然后将这种流体通过流道系统注入模具型腔，形成所需的形状。

图5：注塑成型工艺

注塑成型与许多材料（热塑性塑料、金属和液体硅橡胶）兼容，可以创建复杂的产品设计。但是，它通常非常适合制作原型的多个副本，尤其是当您需要对这些原型执行一系列测试时。

例如，考虑图 6，它显示了一个没有任何电气系统的计算机鼠标原型（由硅橡胶制成）。

图6：电脑鼠标原型

在这种情况下，您可以创建此原型的多个单元来测试人体工程学ㅡ，这意味着您要测试此计算机鼠标如何影响用户舒适有效地工作的能力。例如，您可以确定此鼠标设计如何适合您的用户的手，或者它如何限制手臂运动或血液循环。

您从本次测试中获得的结果可以帮助您采取产品设计措施来降低小鼠手臂综合症和腕管综合症的风险。

CNC加工是一种减材制造方法ㅡ，这意味着它通过使用切削工具从工件上去除部分材料来创建所需的原型。计算机数控 (CNC) 技术可自动执行刀具和工件的运动顺序，以创建您的原型。

图 7：CNC 加工过程

CNC 加工通常是金属零件的最佳快速原型制作方法，特别是当您需要创建高精度的功能原型产品（如用于最终用途应用的夹具和固定装置和组件）时。例如，CNC 机床可以实现小至 0.004 毫米的公差和高达 136 兆帕的机械强度。然而，CNC 加工的减法性质意味着某些特征可能难以制造（例如，底切）。

了解更多：了解如何进行 CNC 加工设计。

3D 打印、注塑成型和 CNC 加工能够快速创建范围广泛的产品设计原型。但是，您的快速原型设计项目的成功主要取决于您合作的机械车间。

Gensun Precision Machining 是亚洲领先的快速成型服务提供商。我们不仅拥有 3D 打印、注塑成型和 CNC 加工能力，而且我们还拥有训练有素的工程师和质量控制专家，他们一起努力让您的产品做好。

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