“快速成型技术可以快速制作定制的 2D 或 3D 模型和组件，从而可以在最终制造之前进行小批量生产和测试。”
快速成型 是一种小批量制造工艺，可用于在短时间内根据零件设计制造实际零件或组件。原型设计使工程师和设计制造商能够通过多次快速且更便宜的设计和原型设计来开发更好的最终产品。借助 Prolean 的 快速成型中国 该公司专门从事 3D 打印和 线上现场直播 制造业，每个人都可以创建逼真的概念验证，并将这些概念发展为与最终产品相似的高保真原型。最重要的是，3D 打印原型相对便宜，这意味着团队可以快速生产数十个廉价原型。
在本指南中，您将了解 快速制造、它的用途以及 3D 打印如何帮助以更快的速度和更低的成本创建原型。
什么是快速成型技术及其意义？
快速成型
在竞争激烈的世界中，组织必须发挥创造力，尽快将新产品推向市场。因此，它通过允许团队快速完成周期来改进设计。
验证和改进设计
快速制造使产品设计能够在早期就其形式、适合性和功能进行测试。这种早期测试有助于确定最终生产中遇到的问题并纠正这些问题。此外，它还能保证产品符合技术规格和业务目标，从而增加其在市场上取得成功的可能性。
将原型设计纳入组织的开发流程可以提高产品在市场上的质量和适用性，从而提高用户的性能和满意度。
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只需三个简单步骤即可快速制作原型
快速成型可提高产品开发速度，因为它需要快速开发模型。这种迭代过程对于以经济实惠的方式微调设计非常有效。
创建
在创建阶段，目标是将原型设计概念付诸实践。首先，绘制设计概念草图。使用 CAM/CAD 软件将这些想法开发成精确的 2D 或 3D 模型。选择适合原型开发的材料。然后，使用最佳流程组装原型设计。
评估
接下来，评估设计。原型评估过程确定开发的原型满足设计要求和用户要求的程度。此过程包括在现实条件下进行功能、性能和可用性测试。从利益相关者处收集数据，以确定当前的挑战和改进的可能性。目标是确保原型按照设计解决预期问题。在开始批量生产之前改进原型的过程有助于最大限度地降低一些风险，或至少减少其影响并节省资金。它还可以确保成功推出产品。
提高
原型改进阶段旨在根据反馈和测试结果增强所开发的原型。它需要在进行大规模生产之前进行一些修改，以提高可用性、效率和有效性。
区分快速成型与 3D 打印
尽管快速成型和 3D 打印是同一语境中使用的术语，但它们是不同的。成型包括从计算机模型开发物理模型的几个过程。另一方面，增材制造是一个广泛的类别，而 3D 打印是一种涉及分层创建对象的技术。虽然 3D 打印因其生成原型的效率而受到欢迎，但它只是可用于快速成型的工具之一。
3D 打印的演变
最初，3D 打印主要用于快速制作原型。然而，随着技术的发展，它能够生产出可直接用于应用的高质量部件。然而，这并没有消除使用 3D 打印进行原型制作的趋势，因为有些方法成本更高。区分技术（3D 打印）和应用（快速原型制作）对于选择最佳策略至关重要。
快速成型的三种类型
快速成型技术可分为三种主要类型：
低保真度原型
第一个也是最基本的原型是低保真原型，包括纸质模型和简单的线框。它们在设计过程的早期阶段最有用，因为此时重点更多的是设计的识别而不是其细节。这些原型有助于通过快速查找和评估来生成第一个概念。关于构建这些原型的具体信息，可能需要搜索有关线框工具和策略的信息。
中等保真度原型
与低保真原型相比，中保真原型包含最多的交互和一些视觉效果。由于可用的设计工具和系统，这种保真度水平如今经常用于快速原型设计。因此，通过使用 Figma，设计师可以在可用资产和设计系统的帮助下构建这些原型。这样，人们就可以尝试重要的交互和工作流程，而无需了解实施细节。
高保真原型
逼真的原型是准确的，几乎与实际产品相似。它们可以是供用户测试的 UX 模型，也可以是旨在交付给用户或开发人员的完整编码应用程序。如果设计库包含交互功能，则创建高保真原型会更容易、更快。假设您对构建高度逼真的原型的最佳实践感兴趣。在这种情况下，最好搜索专注于现代原型设计方法的文章和资料。
何时使用快速原型技术？
当需要对概念或设计功能进行反馈时，应使用快速原型设计。如果您想尽早测试关键屏幕或流程，最好使用这种方法，如果效果不理想，也可以接受。这种方法相对非正式，不需要提前做太多准备。但是，它有一些关键阶段。当您需要开发一个可能经常根据用户反馈进行更改的系统时，这种技术最有用。它有助于确保结果对用户来说是可以接受的，并且对企业有利可图。
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用于开发产品的快速原型技术？
为了获得真实的反馈，模型应该尽可能逼真。至于建议，建议避免它们与实际产品之间的差异，以避免反馈出现偏差。这意味着开发具有准确数据和图形的可点击模型，即使它们是假的。
高保真原型的开发非常接近实际产品。这意味着用户需要充分安排交互和利用路径。这些逼真的原型需要软件开发和用户体验 (UX) 方面的技能。它们通常是即时构建的，而不是按计划构建的。
有时，可以开发一个成熟的原型，但这可能过于繁琐或成本过高。线框图以用户和网站之间简单的交互和流程的形式提供了解决方案。产品经理创建这些简化的设计，可用于与用户的首次测试。它们有助于确定开发工作原型所需的主要参数，从而使原型的创建更加容易。
可点击或外观原型介于线框和功能模型之间。尽管这些设计并非完全基于数据，但它们允许用户收集有关各个方面的反馈。它们可以借助设计和用户体验工具快速开发，这些工具提供有关用户行为和偏好的数据。
此外，快速原型设计可以理解为同时创建多个原型，并进一步进行测试和评估。这种方法允许团队同时比较不同的版本，并确定哪个版本最受用户欢迎。
快速成型技术有哪些优势？
如上所述，快速成型具有许多优点，主要体现在两个方面。首先，它可以保证产品或组件符合设计规范，因为在此阶段可以评估用户理解产品或组件及其性能和功能的能力。这有助于在大规模生产之前改进设计。其次，它可以降低成本，因为它不需要像大规模生产那样使用工具和制造设备。然而， 数控 快速原型 成本不是那么高，并且 3D 打印、CNC 加工或铝快速成型等技术用于小批量制造和小批次。
与其他任何活动一样，原型制作方法有很多种，每种方法都有优点和缺点。上面讨论的方法是最常见的，根据技术水平，设计师必须为项目选择最佳方法。这将需要确定各种原型制作方法的优点和缺点。因此，考虑到每种方法的描述和可以识别的材料的特性，人们可以做出决定。决策指南还包括选择原型制作技术时要考虑的一些因素。其理由是帮助获得使用原型进行开发过程的正确解决方案。
比较快速制造工艺
以下是一些快速制造流程及其区别。
SLA（立体光刻）
SLA快速制造
立体光刻 (SLA) 涉及使用激光固化光聚合物并从单层开发原型。该技术提供的强度范围为 2,500 至 10,000 psi（17.2 至 68.9 MPa）。标准层厚度在 0.002 至 0.006 英寸或宽度为 0.051 至 0.152 毫米之间。SLA 最精确，通常与热塑性光聚合物一起使用。
SLS（选择性激光烧结）
SLS 原型部件
选择性激光烧结 (SLS) 使用激光熔化粉末材料。所生产部件的强度从 5,300 到 11,300 psi 或 36.5 到 77.9 MPa 不等。添加剂层通常厚度为 0.004 英寸 (0.102 毫米)。SLS 通常应用于尼龙和 TPU 材料，具有良好的机械性能和较长的使用寿命。
DMLS（直接金属激光烧结）
DMLS 原型设计
直接金属激光烧结 (DMLS) 是一种利用激光熔合金属粉末的工艺。该工艺可产生 37,700 至 190,000 psi 的高强度。层厚度通常在 0.0008 至 0.0012 英寸（0.020 至 0.030 毫米）之间。DMLS 非常适合制造不锈钢、钛、铬、铝和 Inconel 等金属零件，并用于生产坚固且高性能的零件。
FDM（熔融沉积建模）
熔融沉积成型
熔融沉积成型 (FDM) 是一种分层挤压热塑性材料的工艺。它可生产出强度介于 5,200 至 9,800 psi（35.9 至 67.6 MPa）之间的部件。层厚度从 0.005 到 0.013 英寸（0.127 至 0.330 毫米）不等。FDM 最常用的材料是 ABS、PC、PC/ABS 和 PPSU。与其他方法相比，这种方法因其有效性和成本效益而被广泛使用。
MJF（多喷射熔接）
多喷射熔合（MJF）原型
多喷射熔合 (MJF) 采用喷墨阵列选择性熔合尼龙粉末。所制造部件的强度约为 6,960 psi (48 MPa)。层厚度范围为 0.0035 至 0.008 英寸（0.089 至 0.203 毫米）。MJF 通常与最终部件的精细细节和良好的机械性能有关，通常由黑色尼龙 12 制成。
PJET（聚合物喷射）
PJET 原型设计
PolyJet 技术使用紫外线固化喷射光聚合物。通过此工艺制成的组件的抗拉强度在 7200 至 8750 psi 或 49 至 6 MPa 之间。添加层的厚度通常在 60 至 3 英寸（0.0006 至 0 毫米）之间。PolyJet 使用丙烯酸基和弹性光聚合物等材料制作非常精确的原型。
CNC（计算机数控加工）
快速 CNC 原型制作需要通过应用计算机数控铣床和车床来创建零件。产生的强度在 3,000 至 20,000 psi（20.7 至 137.9 MPa）之间。这种减材制造方法可生产出精确且高度成品的产品。它用于许多商品和工程级 塑料原型。
IM（注塑成型）
IM 是一种使用铝制工具来模制零件的工艺。该工艺可制造强度范围为 3,100 至 20,000 psi（21.4 至 137.9 MPa）的零件。模制的零件还可以具有光滑的表面或选定的纹理。注塑成型灵活，可以加工商品和工程热塑性塑料、金属和液体硅橡胶等材料。
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快速成型的优点和缺点
优点
加速设计测试
快速成型是一种在短时间内构建零件实际尺寸模型的技术，因此可以评估设计。这种快速循环有助于快速响应设计问题及其相应的解决方案。
支持多种设计变更
它允许经常更改设计而对成本影响不大。这使设计具有进步性，从而有助于在后续周期中改进设计。
降低成本
从生产角度来看，快速成型更便宜，因为它不需要模具和工具。因此，它成为一种经济实惠的创意生成方法，并可作为在市场或环境中对创意进行第一阶段测试的方法。
缩短上市时间
这是因为相对较快地创建原型有助于整体产品开发。这意味着产品可以更快地开发并推向市场，这是一种竞争优势。
提高设计精度
快速成型有助于产品的微调，因为测试是在原型上进行的。这有助于实现预期的设计和用户对最终产品的期望。
缺点
过度使用会导致更高的成本
如果原型设计的范围达到最大程度，或者对原型设计的重要性管理不善，那么成本就会更高。这就是为什么有必要预防原型设计和项目需求，以便只花费必要的资金。
不适合所有发展阶段
这与早期的讨论一致，当时人们强调，快速成型不能应用于产品开发过程的所有阶段。有些阶段可能仍需要采用传统的制造方法来实现精度和刚度。
可能会提供误导性的结果
初始阶段的原型设计可能对确定产品的最终性能甚至产品的整体外观没有多大帮助。这可能会导致对目标市场做出错误的假设，甚至可能做出错误的开发决策。
不适合大规模生产
快速成型技术适用于产品的小规模和初步测试。由于涉及多个制造工序，因此不适用于大规模生产。
技术限制
使用某些快速成型技术的一些缺点包括：材料选择、精度和强度。这些缺点限制了要开发的原型的质量和功能。
用于快速成型的 CNC 工具
CNC（计算机数控）工具属于减法技术，而加法技术则包括 FDM、SLA 或 SLS。与传统的建筑技术不同，CNC 工具处理实心块、棒或杆，然后进行所需的切割、钻孔、镗孔或磨削。
其他快速成型技术
CNC 铣削和车削是生产设备中最常用的两种工艺。铣削时，切削刀具移动，工件静止；车削时，工件旋转，切削刀具静止。激光切割机非常精确，因为切削刀具是激光，可以雕刻或切割适合复杂设计的材料。相比之下，水射流切割机采用高压水射流和磨料来切割金属复合材料和其他材料。
CNC 工具常用的材料有塑料、软金属和硬金属、木材、丙烯酸、石材、玻璃和复合材料。它们特别适合制作复杂的设计和包含难以制作的特征的复杂零件。但是，使用 CNC 工具可能比增材制造工艺稍微复杂一些。这是因为 CNC 原型制作在一次性或小批量生产中成本高昂，因为方法多种多样、使用的工具以及材料的脆弱性。
CNC 工具最有助于制造无法使用快速模具中的增材制造技术有效制造的重要骨架和金属部件。如果无法使用增材制造工艺，它们可以可靠地形成良好而精确的原型。
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总结
快速成型 是一种有益的技术，因为它不仅有助于节省时间，还可以降低风险。原型帮助产品经理从用户那里获得有用的反馈，以确认设计概念或确定产品发布前可能需要的修改。这最大限度地降低了最终产品不符合用户期望的可能性，因此有“用户体验”一词。
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