快速原型制作
概述
快速原型设计是在产品开发过程的概念证明或价值证明阶段应用工具和流程来构建和测试原型。它通常用于在投资大规模生产之前建立产品可行性并测试产品与市场的契合度。快速原型制作经常使用 3D 打印技术完成。然而，它也可以通过使用预制电路板、预编程应用程序、硬件和软件开发套件，甚至使用模拟所需产品的数字双胞胎来实现。
适用行业
- 运输
适用功能
- 产品开发
- 质量保证
市场规模
商业观点
快速原型制作对公司有哪些商业优势？
快速原型制作为工程、设计和开发团队提供了优于传统原型制作的明显优势。几个关键优势包括：
- 快速原型设计提供了更快地探索和实现概念的能力。时间和成本效率使团队能够在设计过程的早期超越产品的可视化，从而更容易掌握产品的属性和设计。 3D 打印原型通常可以在不到一天的时间内完成，而从供应商处订购原型通常需要数周时间。
- 设计可以快速迭代，并结合更改以允许对替代设计进行评估和测试。迭代过程为开发和完善最终产品提供了路线图。
- 可以简洁有效地传达概念，因为快速原型制作将概念从平面的 2D 视觉更改为客户、同事和合作者可以测试的动手 3D 产品。
- 可以对概念进行彻底测试和改进，以通过小批量快速原型运行将代价高昂的设计缺陷降至最低。
- 快速原型制作节省了时间和金钱，因为不需要生产设置和工具。相同的设备可用于生产具有不同特性和材料的原型。成本和时间支出由形式决定，而不是由变化的数量决定。
哪些行业正在使用 3D 打印快速成型？
3D 打印原型几乎可以应用于任何构建实体产品或资产的行业。但是，工作流程和设计目标因行业而异。以下是三个例子：
- 建筑公司经常使用 3D 打印原型作为一种具有成本效益的工具，向他们的客户和合作伙伴展示项目的艺术、社会和功能特性。
- 汽车工程团队是使用快速原型制作新汽车概念几何精确模型的先驱。
航空航天业使用 3D 打印解决方案来解决设计挑战，然后再采用昂贵、耗时的工具。将 3D 打印与机器学习相结合以寻求解决设计问题的方法越来越普遍，以最小化重量或将多个组件集成到单个组件中以降低复杂性。
技术观点
快速成型使用了哪些 3D 打印技术？
按用户数量计算，最常见的 3D 打印技术是熔融沉积建模 (FDM)。 FDM 的优势在于它使用具有随时间稳定的机械性能的耐用材料。 FDM 中使用的生产级热塑性材料适用于详细的功能原型、耐用的制造工具和小批量制造零件。
FDM 从一个软件过程开始，该过程处理立体光刻文件格式（STL 文件），在数学上对模型进行切片和定向以用于构建过程。如果需要，生成支撑结构。该机器可以分配多种材料以实现不同的目标。它使用一种材料构建模型，使用第二种材料作为可溶性支撑结构。 FDM 还可以在同一型号上打印多种颜色的相同类型的热塑性塑料。
部署挑战
哪些业务挑战可能会影响采用 3D 打印系统进行快速原型制作？
原型制作是 3D 打印技术最早也是最常见的用例。它对越来越广泛的行业具有商业意义。尽管如此，仍有一些采用挑战。
- 投资工业级 3D 打印设备的初始成本可能很高。在很长一段时间内，3D 打印机可以轻松地为自己节省成本和时间。然而，公司在考虑进行初始投资时，往往对使用频率缺乏确定性。
- 材料缺乏多样性给使用特殊材料来实现特定功能的公司带来了障碍。塑料是 3D 打印原型中最常用的材料，因为它使用起来快速、简单且价格低廉。如今，大多数 3D 打印机在整个产品中使用一种塑料。因此，具有特定耐久性或强度要求的单个零件的强度通常无法准确测试。金属 3D 打印机现已上市，但价格更高且使用起来更具挑战性。
- 精度通常低于测试具有精确测量要求的零件所需的阈值。在某些产品中，为了让工程师确定零件是否可用，此步骤是必要的。
越来越多的服务公司提供 3D 打印服务。这些公司允许客户避免固定成本，并提供选择正确材料和优化原型精度所需的专业知识。
