3D 打印简介

快速原型制作是设计和制造行业中一个相对较新的领域。通过利用快速原型制作，公司可以使用多种原型制作技术创建3D设计模型。

公司使用快速原型有几个原因。首先，公司可以快速创建新设计的迭代，这使他们能够测试和重新测试完整的成品零件，而无需制造费用。使用此过程，公司或工程师可以模拟设计，测试功能，评估形式和功能，并执行其他测试，例如进行焦点小组讨论，以评估新产品的设计。能够快速更改设计并以低成本创建新版本，使公司更容易创建更好的设计。

快速原型制作的第二个应用是创建将在现场使用的零件。对于许多制造公司来说，短期制造零件（例如 25 到 200 件）可能成本高昂。如果是标准零件，例如通常由ABS塑料模制的带有法兰的连接管，则快速原型制作可以节省数千美元。使用能够承受高压的材料，同时坚固而灵活，可以制造出符合非常严格标准的零件。

快速原型制作的第三个应用是创建可在制造过程中使用的夹具。以装配线为例，人们将组件安装到一个小零件中。工程师可以花时间设计一种正确固定零件的工具，但仍然需要制造。这就是可以使用快速原型制作为装配线提供低成本、可重复使用的夹具的地方。如果夹具的设计发生变化，可以很容易地重新创建夹具并替换为新设计。

最后，几乎任何拥有计算机和想法的人都可以进行快速原型设计。这为未来打开了大门，您可以在其中打印损坏玩具的替换零件，创建自己独特的模型，甚至设计自己的自定义国际象棋。

作为一个过程，快速原型制作能够通过让设计师专注于设计，使他或她的工作变得更容易一些。它还为公司提供了一种节省小批量产品的制造成本的方法，并且可以提高生产行业许多领域的生产力。

炒作是什么？

尽管3D打印的前景非常光明，但围绕3D打印及其在各个行业的使用仍然有很多炒作。3D打印被吹捧为制造业终结的开始，创造替代器官的道路，以及自切片面包以来最好的东西！警惕炒作;那里有很多东西。值得庆幸的是，在过去的几年里，炒作已经酝酿到低隆隆声，但它仍然存在。

3D打印已被大量行业采用，对未来前景相当乐观。但与一两年前相比，这种未来已经发生了变化。2009年，消费者3D打印被降级为发烧友，直到真正可用的消费者3D打印机问世需要数年时间。即使在今天，这个市场仍然只是整个3D打印市场的一小部分。曾经在每个家庭中都有3D打印机的承诺，但现实是这个行业还没有出现。

然而，随着当今的医学创新和3D打印在医学中的实验性应用，人们谈论打印新的肝脏，甚至是心脏！虽然这可能是一个可能的未来，但它与我们今天看到的现实相去甚远。这并不是说3D打印膝关节置换术，3D生物打印人体组织和气管支架并不令人惊奇;然而，它们与目前状态的炒作相去甚远。

3D打印是迄今为止20世纪和21世纪最令人惊叹的技术之一。我们需要一只脚牢牢地扎根在现实中看待应用程序。而今天的现实，虽然非常酷和前沿，但仍然有一段路要走，以赶上炒作。

3D打印工艺

快速原型制作的原则涉及您可以采用3D模型并使用连续的材料层构建它的想法。这也称为3D打印。

3D打印最初成立于1980年代初，多年来，3D打印的概念和过程都没有太大变化。然而，改变的是用于创建3D打印模型的价格和技术。

该过程始于设计师，工程师或艺术家在当今市场上众多设计程序之一中创建3D模型。然后将该模型保存为3D打印机将使用的格式，通常是STL文件。

打印过程使用特定于每台打印机的软件，尽管它们基本上都做同样的事情。打印软件获取 STL 文件数据并将其切成打印机能够打印的层。

不同的打印机使用少数3D打印工艺之一。用于快速制造的大多数3D打印机使用塑料长丝，该塑料长丝使用加热的打印头一次铺设一层;其他人使用紫外线来固化塑料树脂层;有些人在类似喷墨的工艺中铺设一层细小材料，喷涂聚合物以创建模型层。无论您使用哪种方法，过程通常都是相同的。

你可以用你的模型做什么？

打印部件可用于许多不同的应用。如果您想测试概念或评估设计，打印零件是一个很好的起点。通过创建打印原型，您可以分析设计的许多元素并根据需要修改零件，而无需支付传统原型制作的费用。3D打印零件也是帮助您建立新流程的好方法。

由于可用材料的高质量和许多打印机能够生产的高精度，打印部件也可以成为功能组件。在设计零件的小批量时，使用零件的印刷替代品特别有用。使用打印机创建小零件可以为设计和工程公司节省大量资金。

关于3D打印，有一件事不容忽视，它只是一种有趣的创作方式。在3D打印时，如果你能想到一个发明的想法，一件艺术品，或者你能想到的任何其他东西，你就可以把它变成现实。

传统工作流程

过去，当您从事设计或产品开发工作时，您会经历一个多阶段的过程。零件开发后，您必须创建零件模具。然后，模具将用于创建成品。如果第一次没有准确生产零件，那么重新设计概念通常需要在材料和时间上花费大量成本。

传统的原型创建可能需要数天甚至数周才能使模型符合规范。模型通常由各种材料手工制作，如粘土、纸张、聚苯乙烯泡沫塑料和许多其他选择。加工的那些是在车床上或在更现代的数控机床上制造的。

问题是设计过程必须放慢以适应原型创建过程，通常几乎没有时间或金钱进行重新设计和修改。成本是传统上限制可以创建的原型数量的另一个问题。加工一个零件可能花费数百甚至数千美元。

创建原型后，可以对其进行测试和审查，然后与所需的结果进行比较。然后将编辑和更改合并到设计中，然后重新开始该过程，花费更多的时间和财政资源。使用传统的原型开发方法，许多产品进入市场时存在不受欢迎的缺陷或设计元素，或者更糟的是，产品在推向市场并出售给客户后会导致产品故障。

快速原型制作工作流程

随着3D打印在设计和工程工作场所的引入，原型制作过程发生了巨大变化。原型制作过程不再是零件设计的拖累。相反，它将大大增强流程并减少从创意阶段到生产阶段获得零件所需的时间。

从创建原型中取回原型，而不是数周，现在需要数小时或数天。不仅时间缩短了，而且曾经花费数百或数千美元的东西现在的成本大大降低，甚至只有几美元。时间和成本的减少使设计师和工程师能够近乎实时地工作，设计和原型制作功能几乎同时进行。

实时原型设计，将设计与原型分开只需几个小时，正在从根本上改变设计师和工程师的日常工作方式。使用3D打印，通常在工作区域或附近，过去可能经过两三个原型的产品现在可以创建十几个或更多的原型。

原型数量的增加和成本的降低为设计师和工程师提供了新的自由。结合 Autodesk Inventor 的强大功能及其强大的功能，您可以自由地创建比以往更好、经过更多测试的设计。

增强的生产工作流程

3D打印对整个生产工作流程产生了巨大影响。传统的生产方法与传统的原型制作方法非常相似，因为它是一个线性过程。设计完成后，将使用经过时间考验的流程生产产品。此工艺根据制造特定零件所需的工艺类型而变化。但是，该过程限制了产品开发人员的灵活性。一旦生产过程开始，随着过程经过各个阶段，对设计的更改变得越来越昂贵。

成本/时间

使用3D打印增强的生产工作流程改变了制造成本和产品设计变更的等式。

虽然传统制造可以实现非常低的每件生产成本，但相比之下，更换3D打印制造部件的成本是另一回事。用于制造的3D打印的最大优势是，在流程中的任何步骤进行更改的成本都很小或不存在。与传统制造不同，无需工具或模具，更改设计几乎没有增加成本。在设计过程的任何步骤和任何时候，您都可以简单地使用最新的设计模型并开始生产。

加快上市速度

3D打印为产品设计师和工程师提供的另一个优势是能够通过更多的迭代通过原型阶段。无需花费数天或数周的时间来开发原型，它可以在数小时内完成，从而使工程师和设计师能够比以往更快地将产品推向市场。

更好的产品

3D打印使设计师能够比以往更快地将产品推向市场。能够创建多个原型并对其进行测试的另一个好处是最终产品可以做得更好。不仅更好，而且最终产品的生产缺陷也更少。由于设计人员能够进行更多更改，因此他们可以添加其他功能和设计元素，否则是不可能的。

降低成本

生产方程式中成本较低的部分主要基于产品的原型和低运行制造。与传统方法（如加工和 CNC 布线）相比，零件原型制作的成本节省可能很大。通常，一个机加工零件的生产成本可能高达数百到数千美元，并且需要几天到几周的时间才能从生产商那里收回。而相同模型的3D打印版本的成本仅为机加工零件的一小部分，并且可以在几个小时内打印出来。

对于小批量生产，与传统制造技术相比，3D打印可以节省大量资金。像注塑成型这样的工艺通常需要昂贵的工具和模具，以便以低成本生产大量零件。然而，如果只需要有限数量的零件，比如数百个或一千个左右，3D打印的成本将大大低于注塑成型。

Steven Schain是4D Technologies所有CADLearning产品的后期制作主管，专门为Autodesk，Inc.软件开发媒体和娱乐CADLearning产品，软件，包括3ds Max软件和Maya软件。

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