快速原型的不同類型是什麼？

為什麼領先的公司的行動比其他公司更快？他們使用快速的原型製作技術來快速測試，改進和推出產品。但是，並非所有原型都是相同的 - 每個類型在產品開發過程中的目的都不同。在這篇文章中，您將學習不同類型的 快速原型製作 以及如何為下一個項目選擇合適的項目。

快速原型與傳統原型製作

原型製作曾經意味著手工雕刻泡沫模型。

現在，我們點擊打印並觀看圖層。

輪班重新連接時間表和預算。進化快照

●紙板模型➔剪裁，膠水，挫敗感

●CNC銑削塊➔商店地板上的昂貴籌碼

●SLA，FDM，SLS➔數字文件，隔夜零件，即時調整

方法	平均周轉	典型的成本 /迭代
手工建造的模型	5-7天	$ 300- $ 800
外包CNC	3-5天	$ 150- $ 500
內部3D打印（SLA）	8小時	$ 45
傳統工具	4-6週	$ 5000+

何時粘貼或切換

●如果您需要準備數百萬個單位運行的鋼模具，請保持傳統。

●當團隊渴望過夜反饋循環時，轉到快速原型。

●當監管機構要求進行最終物質試驗但早期設計必須保持敏捷時，這兩者都會混合。

快速原型製作技術的核心類別

增材製造方法

過程	最好的	速度*	表面	典型的材料
FDM	快速的想法檢查	★★★	中等的	pla-，基於ABS
SLA	美容模型	★★	超平滑	攝影
SLS / MJF	堅固的尼龍零件	★★	細粒	PA12，TPU
DMLS / SLM	最終使用金屬	★	啞光的	ti，al，鋼
polyjet	多色概念	★★★	緞	類似丙烯酸

●FDM打印融化的細絲；它便宜，寬容，友好。

●SLA通過激光固化液體樹脂，提供清晰的邊緣和細小文本。

●SLS / MJF融合粉末；自給自足的蛋糕讓我們打包許多部分。

●DMLS / SLM燒結金屬粉；我們的晶格支架比銑削庫存輕。

●聚機噴射液滴，混合顏色，橡膠，透明 - 演示遙控器。

減法和混合方法

●CNC加工速度快速切割坯料；緊密的公差，真實合金，尖銳的線。

●切片切片厚的石頭，玻璃，碳板；沒有熱量，最小的經線。

●真空鑄造將氨基烷烷倒入矽樹脂中；三十個光滑的外殼 - 鋼模之前的橋。

●快速注入成型機鋁工具；在最終工具等待時，我們拍攝了數百個零件。

產品開發過程中的基於階段的類型

在產品設計中，原型並非所有人都有相同的目的。

他們隨著這個想法的發展而發展 - 從凌亂的概念驗證模型開始，並以近決賽的構建為啟動而結束。

每個階段都回答不同的問題，從“這項工作？”到“我們可以擴展嗎？ ”

概念證明（POC）原型

POC原型快速而粗糙。他們有助於回答一個簡單的問題：核心想法有效嗎？

工程師使用紙板，泡沫或FDM打印的貝殼等基本材料。不需要看起來不錯或順利運行。

在這一點上，我們只專注於驗證功能或解決關鍵技術風險。

想想帶有USB電纜的印刷外殼，這些殼被塞進來 - 梅斯（Messy）但有意義。

看起來像原型

看起來像最終產品的外觀。形狀，大小，顏色和紋理在這裡很重要。

我們使用高分辨率的3D打印方法（例如SLA或Polyjet）來確定視覺準確性。

它們經常被繪製，拋光甚至裝滿虛擬零件，只是為了向利益相關者展示產品的外觀。

這一切都與用戶反應，營銷預覽和早期包裝測試有關，而不是功能。

類似作品的原型

現在我們從美麗轉變為大腦。類似工程的原型測試力學，電子和性能。

它們看起來很尷尬或未完成，但是在內部，它們運行了真正的電動機，傳感器或軟件。

SLS和CNC零件在這裡很常見，因為我們關心真正的壓力，運動和反饋。

這些模型有助於在完成設計之前調試關鍵技術問題。

工程原型

這是“ real ”開始發生的地方。工程原型通常使用生產級材料或公差結合形式和功能。

這些是用於適合檢查，現場測試和製造性驗證的。

3D打印的零件可以螺紋，組裝，塗漆或應力測試。

這不僅是視覺或功能模型，而且是在工具開始之前的干燥運行。

驗證與製造（EVT→DVT→PVT）構建

在最後階段，原型與您將交付給客戶的東西非常匹配。

EVT（工程驗證測試）檢查電子和組件。

DVT（設計驗證測試）確保完整的組件符合規格，感覺正確並在壓力下執行。

PVT（生產驗證測試）使用預生產工具來模擬質量生產。

從黴菌流到包裝的所有內容都會審查 - 如果這裡有些東西破裂，那就很昂貴。

選擇正確的快速原型製作技術

選擇錯誤的過程會燃燒時間和金錢。

立即使用此快速決策矩陣。

決策線索

●幾何驅動選擇； Lattices偏愛SLA或SLS，大型公寓傾向於CNC磨坊。

●物質要求很重要；鋼零件需要DML，柔性皮膚更喜歡彈性SLA樹脂。

●數量形狀成本；單元喜歡3D打印，數百個證明了快速模具是合理的。

●預算指導風險；緊張的資金是FDM塑料，更大的錢包解鎖異國情調的粉末。

●時間表壓力團隊；隔夜打印贏得衝刺工作，鋁製工具適合時間表更長的時間表。

方法如何組合

印刷通道攜帶切割液的冷卻液。

然後，CNC將固定面向密封和軸承固定。

我們機加工線，將它們壓入印刷外殼中，節省了固定裝置。

成型器在印刷框架上註入橡膠，合併握力和結構。

階段降低風險提示

●POC：選擇便宜的PLA，快速學習，放棄失敗的事情。

●看起來像樣：油漆SLA外殼，在工具之前捕獲顏色問題。

●類似於工作：在負載下運行尼龍零件，裂縫後調整肋骨。

●工程：混合印刷外殼和加工軸，監視擬合漂移。

●驗證：模具小批次，測量收縮，調整質量在運行之前調整鋼。

行業應用和成功案例

航空航天快速原型製作技術（輕質支架，可飛行的管道）

工程師打印尼龍或鈦托，削減重量卻保持力量。

SLS管道引導空氣通過銑削不可能的緊密機身曲線。

團隊在風能測試完成之前迭代；每個隔夜建造節省了天數。

醫療和牙科（患者匹配的設備，手術指南）

外科醫生研究SLA骨模型，計劃切割，在OR中縮短時間。

牙醫每天打印清晰的對準器模具，沒有實驗室延遲，更快樂的患者。

醫院工作人員在幾個小時內而不是幾週內適合定制助聽器。

汽車和消費電子（迭代外殼，固定裝置）

汽車線使用FDM夾具定位傳感器，快速減少組裝錯誤。

設計師在會議期間交換Polyjet手機外殼，精煉握把和鈕扣感覺。

賽車隊機器金屬軸，然後將其壓入印刷外殼，完成軌道側。

一目了然的優點和限制

下面的快速快照顯示每個過程都在何處發光或掙扎。

技術	費用（1-5）	速度（1-5）	準確性（1-5）	完成（1-5）	材料範圍
FDM	★★★★★便宜	★★★快	★★公平	★★粗糙	基本塑料
SLA	★★中	★★★快	★★★★★緊	★★★★★光滑	寬闊的樹脂
SLS	★★中	★★中等	★★★好	★★★很好	堅固的尼龍
DMLS / SLM	★高	★慢	★★★★精確	★★★啞光	金屬盛裝
CNC	★★中	★★中等	★★★★★精確	★★★乾淨	金屬，塑料

可持續性點

●添加劑僅構建零件，廢物與銑削相比急劇下降。

●可以從SLS，DML中篩選出粉末，重複使用許多周期。

●FDM廢料是可回收的PLA環，易於研磨。

●樹脂印刷需要IPA洗滌；花費的溶劑認為是危險的。

●CNC芯片需要能量回收，但金屬保留了價值。

常見問題解答

Q1：快速原型與3D打印原型相同嗎？

答：不完全是。 3D打印是快速原型製作中使用的關鍵工具，但快速原型設計還包括其他方法，例如CNC加工，鑄造和成型。

Q2：直接和間接快速工具有什麼區別？

答：直接工具使用3D打印直接從CAD文件創建模具。間接工具使用印刷圖案或大師通過鑄造等輔助過程形成模具。

問題3：航空航天如何從快速工具應用中受益？

答：航空航天使用快速工具來快速測試輕質支架，管道和其他功能部件，從而減少重量和提前時間。

問題4：我可以在一個項目中結合多種添加劑製造方法嗎？

答：是的。項目通常將FDM殼與SLA零件混合，或將CNC組件插入印刷外殼中，以提高功能和合身性。

問題5：現代產品開發過程中典型的典型迭代是多少？

答：這取決於，但是許多團隊循環循環幾個版本（通常每天）使用快速反饋和改進的快速原型。

結論

將正確的快速原型製作類型與目標匹配可節省時間，削減成本並改善結果。從粗糙的POC模型到精確的工程構建，每種方法都有其位置。展望未來，AI驅動的設計和高級材料將重塑我們如何比以往任何時候都更快地構建，測試和啟動產品。

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