3D打印在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與原型開發(fā)的應(yīng)用

來源：閃鑄

近年來，3D打印在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與原型開發(fā)中應(yīng)用的趨勢越來越明顯。我們熟知的工業(yè)包裝、汽車、燈具、航天制造等領(lǐng)域中都或多或少地看見了3D打印的身影。而隨著行業(yè)應(yīng)用的不斷深入，3D打印的應(yīng)用肯定不僅限于此，正如盧秉恒教授所說“未來3D打印產(chǎn)業(yè)將逐漸成為各行各業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的利器”。

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3D打印在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與原型開發(fā)中應(yīng)用一般有兩類：
一、原型設(shè)計(jì)開發(fā)驗(yàn)證
二、3D打印零部件的應(yīng)用

1原型設(shè)計(jì)開發(fā)驗(yàn)證
3D打印產(chǎn)業(yè)興起后讓不少設(shè)計(jì)和生產(chǎn)者開始選擇使用3D打印去替代傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品制造工藝。3D打印能夠被設(shè)計(jì)生產(chǎn)者接受并受寵的原因自然離不開其能所能節(jié)省的成本和時間。

一個產(chǎn)品從前期的構(gòu)思設(shè)計(jì)研發(fā)，測試到最終定稿生產(chǎn)需要經(jīng)歷無數(shù)次測驗(yàn)。傳統(tǒng)手板制作、開模制作采用雪弗板激光雕刻、CNC加工等方式，周期比較長、而且制作過程中會產(chǎn)生大量的浪費(fèi)。如果遇到工藝比較復(fù)雜的，制造過程還會有技術(shù)難度以及花費(fèi)更多的時間。

而3D打印技術(shù)一次成型，無需考慮任何夾具設(shè)計(jì)模具，在工藝上可以完成更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)造型，節(jié)省材料成本，縮短周期，更快投入市場。最重要的是，更適合小批量個性化定制產(chǎn)品。

  

（門把手3D打印原型件）

  

（燈罩3D打印原型件）

2 3D打印零部件的應(yīng)用
在不少產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)中，也不乏在設(shè)計(jì)開發(fā)零部件時直接采用3D打印的方案，也就是說生產(chǎn)中直接在產(chǎn)品上使用3D打印零部件。一般考慮使用3D打印的部件多為承重要求不高、原創(chuàng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，功能上有特殊要求或者尺寸很大，傳統(tǒng)方式的設(shè)備無法完成的一些零件。

在和不少設(shè)計(jì)者的溝通中了解到，很多情況下開發(fā)設(shè)計(jì)中需要考慮制造成本、重量問題還有研發(fā)生產(chǎn)周期，這種時候3D打印便成了最優(yōu)選擇。例如國產(chǎn)民航機(jī)C919裝載了28個3D打印鈦合金零部件，分別應(yīng)用在C919前機(jī)身和中后機(jī)身的登機(jī)門、服務(wù)門以及前后貨艙門上，以實(shí)現(xiàn)機(jī)身減重的需要。

  

（C919 3D打印零部件）

除了金屬，光固化打印外，F(xiàn)DM工業(yè)化發(fā)展也將成為趨勢，雖然FDM在精度和承受力有些局限性，但現(xiàn)在也有不少設(shè)計(jì)者運(yùn)用其進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，尤其在高校實(shí)驗(yàn)中比較普遍。例如，西安交通大學(xué)機(jī)器人隊(duì)在機(jī)器人設(shè)計(jì)中使用了大量的3D打印異形輔助零件。

  

（西交大機(jī)器人3D打印件應(yīng)用↑↑↑）

浙江大學(xué)Hello World隊(duì)也在無人機(jī)機(jī)器人的連接結(jié)構(gòu)件上，撥彈片裝置上使用3D打印件以節(jié)省制作成本，減輕重量。

  

（浙江大學(xué)Hello World隊(duì)3D打印件應(yīng)用↑↑↑）

3D打印技術(shù)的應(yīng)用輔助解決了傳統(tǒng)工藝制作中面臨的部分技術(shù)難題。無論是測驗(yàn)還是直接使用，3D打印作為新的補(bǔ)充方式，都有效地優(yōu)化了產(chǎn)品開發(fā)流程。

我們不可否認(rèn)3D打印在產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用方面取得了重大進(jìn)展，但仍在不少領(lǐng)域受限于材料性能等，不過閃妹相信隨著我們不斷地探索研究，3D打印在精度上，強(qiáng)度上會有更多的改進(jìn)，開發(fā)出更多的材料，使得3D打印在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與原型開發(fā)中的應(yīng)用會越來越深入。