概念模型：从创意到原型的关键第一步

什么是概念模型？

概念模型是向用户传达创意的有效载体。快速原型生成的物理概念原型可提供设计可制造性的有效信息，可按客户具体要求细化，因此概念建模有助于在设计早期阶段缩短生产时间。相关产品能按时完成、开发更快、尽快投入使用。

因所有原型通过快速原型技术生产，无需开发昂贵工具设计原型。这大幅降低生产成本，允许快速轻松集成设计。提供极低风险方式发现设计缺陷并修改，提供可用于生产工具的精准模型。

概念模型在系统开发生命周期中起重要作用。图1-1描绘概念模型在典型系统开发场景中的角色。显然，若概念模型未充分开发，底层系统属性执行可能不正确实施，留下未来隐患，此类故障在工业界确会发生。当此类系统性故障通过系统开发和遵循验证开发技术缓解时，概念模型重要性显而易见。

如何实施概念模型？

(1) SLA（立体光刻装置）

SLA基于液态光敏树脂光聚合原理。液态材料在特定波长和强度紫外光照射下快速光聚合。分子量急剧增加，材料从液态变固态。

图2-1展示SLA工作原理。液槽装液态光聚合树脂。偏转镜作用下激光束可在液面扫描。扫描轨迹和有无光由计算机控制。光斑到达处液态固化。成型开始时工作平台在液面下一定深度，聚焦光斑按计算机指令在液面逐点扫描，逐点固化。一层扫描完成，未照射区仍为液态树脂。然后升降平台驱动平台下降一高度，成型层覆盖一层树脂。刮刀刮平高粘度树脂液面，扫描下一层，新固化层牢固粘结在前一层上，重复直到整个零件制造完成，获得三维实体模型。

(2) SLS（选择性激光烧结）

SLS由德克萨斯大学奥斯汀分校C.R. Dechard于1989年开发。SLS工艺由粉末材料成型。材料粉末平铺在成型零件上表面。高强度CO₂激光扫描零件横截面，材料粉末在高强度激光照射下烧结在一起获得新烧结零件截面与下方成型零件连接。一截面烧结完成，铺新层粉末材料，选择性烧结下层截面，如图2-2所示。烧结完成后，移除多余粉末，然后抛光、干燥等。

SLS工艺材料范围广，不仅制造塑料件，还可制造陶瓷、蜡等材料，特别适合生产金属件。SLS工艺不需支撑，因未烧结粉末充当支撑。

(3) CNC加工

CNC代表计算机数控，自1970年代初问世。此前称NC数控。虽多数人未听闻，但制造业从业者可能长期打交道。

正如您所料，操作员在传统机床需执行的所有操作均可用CNC机床编程。CNC代码设置运行后，CNC机床运行维护相对简单。事实上，许多CNC机床可在整个加工循环中无人值守运行，允许操作员执行其他任务。这为CNC用户带来多重附带益处，包括减少操作员疲劳、减少人为错误、每个工件一致可预测的加工时间。

因机床按程序控制运行，CNC操作员所需技能水平（涉及基础加工实践）比使用传统机床生产工件的机械师低。同时，CNC机床灵活。因这些机床按程序运行，运行不同工件几乎像加载不同程序一样简单。程序经生产运行验证执行后，易调用下次运行。这给快速转换带来巨大益处。

就精度而言，CNC技术优于SLA和SLS。如今CNC机床精度和重复定位规格近乎令人难以置信。这意味着程序验证后，两个、十个或一千个相同工件可轻松精准生成。

概念模型的目的

将概念模型作为创建物理产品流程的第一步。它们是早期设计阶段研究模型，可用于完成装配、改进设计、样品展示、实现功能。WayKen工程师用多种材料、技术、精加工构建概念模型，生产逼真精加工，自信预见最终产品外观。颜色纹理可通过阳极氧化、电镀、喷砂等增强。部分产品概念模型用CNC加工、快速原型等工艺实现功能装配要求。我们工程师擅长与您合作，将早期CAD文件转化为优雅传达设计意图的概念模型。