3D打印消費(fèi)電子產(chǎn)品

有吸引力的設(shè)計(jì)，小巧的外形和高生產(chǎn)效率的三重要求，使設(shè)計(jì)消費(fèi)類電子產(chǎn)品，尤其是具有挑戰(zhàn)性的。在創(chuàng)建原型和模型之前，憑這些產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖難以準(zhǔn)確地評(píng)估產(chǎn)品的外形，裝配和功能?？梢娤戎谱饕粋€(gè)逼真的模型，其中包括所有的小零件和精致的細(xì)節(jié)，才最終定型、批量制造產(chǎn)品是必不可少的。

使用本公司三維快速成型能夠制作特別薄度為0.6mm或更小的公差為+ / -0.1毫米，特別是半透明材料，使設(shè)計(jì)師和工程師建立明確的外殼，提供了一個(gè)視圖內(nèi)的設(shè)備的電子。這樣可以及早檢測(cè)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，在紙上和計(jì)算機(jī)上，這是不可能發(fā)現(xiàn)的。更能縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，節(jié)省修改模具，節(jié)約很多成本。

耳聽為虛，眼見為實(shí)！這句俗得不能再俗的口頭禪已成為大家判斷是非對(duì)錯(cuò)的標(biāo)準(zhǔn)。因此，很多人會(huì)有疑問(wèn)，3D打印的“口號(hào)”喊得震天響，但日常生活中好像沒(méi)怎么見過(guò)呀?是不是3D打印還沒(méi)真正走出“象牙塔”，依然離我們的日常消費(fèi)生活存在著遙遠(yuǎn)的距離呢?其實(shí)不然！3D打印技術(shù)與普通消費(fèi)群體之間的聯(lián)系非常密切，只是你還未察覺(jué)而已。

比如，手感更好的保溫杯、騎行更輕便自行車、佩戴更舒適的眼鏡、腳部保護(hù)更好的運(yùn)動(dòng)鞋、私人定制的耳塞等等，其實(shí)這些日常消費(fèi)品研發(fā)與測(cè)試的背后，都是3D打印技術(shù)在默默地“付出著”。因此，盡管我們并非都能在現(xiàn)實(shí)生活中與3D打印存在零距離接觸，但這項(xiàng)技術(shù)的確已逐漸滲透至消費(fèi)領(lǐng)域的各個(gè)層面，并潛移默化地改變著人們的消費(fèi)與生活方式。據(jù)知名市場(chǎng)研究公司Gartner預(yù)測(cè)，3D打印將使消費(fèi)品行業(yè)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域的商業(yè)模式發(fā)生變革，截至2021年，全球前100家消費(fèi)品公司中，將有20%使用3D打印來(lái)制造定制化產(chǎn)品。像聯(lián)合利華等成功的全球消費(fèi)品牌就已經(jīng)通過(guò)Stratasys3D打印技術(shù)大幅縮短了原型設(shè)計(jì)與生產(chǎn)時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)了成本的節(jié)約。

通常而言，消費(fèi)品生命周期較短，更新?lián)Q代頻率高，普遍采用大規(guī)模生產(chǎn)與銷售的方式。但是，3D打印在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)環(huán)節(jié)，尤其是用于設(shè)計(jì)原型的快速迭代，不僅為消費(fèi)品行業(yè)帶來(lái)了設(shè)計(jì)自由，還能加快產(chǎn)品上市的步伐。

例如，在競(jìng)爭(zhēng)激烈的跑鞋市場(chǎng)上，BrooksRunning采用3D打印加速設(shè)計(jì)迭代，驗(yàn)證跑鞋設(shè)計(jì)。由于每季最少有5款新鞋設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)和打印能力為品牌節(jié)省了大量的外包時(shí)間和每雙鞋500-800美元的設(shè)計(jì)成本。Brooks鞋類開發(fā)師KennyKrotzer說(shuō)，3D打印帶來(lái)了很多便捷，節(jié)省了設(shè)計(jì)流程中“大量的時(shí)間和讓人困擾的問(wèn)題”?！拔覀兊哪繕?biāo)是構(gòu)建市場(chǎng)上性能最好的產(chǎn)品，現(xiàn)在有了新的工具幫助我們實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)?！?/p>

可見，用于多材料同時(shí)打印還能夠增加產(chǎn)品的功能性和價(jià)值。

Brooks利用3D打印技術(shù)制作的中底與外底原型

環(huán)顧消費(fèi)品市場(chǎng)，有的公司還利用3D打印技術(shù)來(lái)生產(chǎn)個(gè)性化智能手機(jī)和平板電腦。還有一些公司甚至更進(jìn)一步，生產(chǎn)用于電動(dòng)剃刀和手機(jī)等設(shè)備的人體工學(xué)主體、外殼和備用件等。得益于能夠?qū)?D打印與數(shù)字知識(shí)產(chǎn)權(quán)相結(jié)合，消費(fèi)性電子產(chǎn)品廠商獲得了新的收益來(lái)源。由于能夠提高產(chǎn)品個(gè)性化水平，這種方法已經(jīng)獲得了更為廣泛的應(yīng)用，而且也被用于有限市場(chǎng)產(chǎn)品的小規(guī)模包裝和老舊技術(shù)的零部件生產(chǎn)。

總體而言，3D打印應(yīng)用于消費(fèi)品行業(yè)的優(yōu)勢(shì)主要有以下兩點(diǎn)：

提升設(shè)計(jì)水平：3D打印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜設(shè)計(jì)的模型制作，賦予設(shè)計(jì)師更多自由，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平大幅提升。此外，設(shè)計(jì)師還能忽略傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)需考慮設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能否被制造出來(lái)，可在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中就直接打印出模型，這不僅消除了外部模型制作環(huán)節(jié)，還有效防范了數(shù)據(jù)的泄漏。

節(jié)省材料與時(shí)間：3D打印材料平均利用率理論上接近100%，遠(yuǎn)高于平均利用率僅為25%左右的傳統(tǒng)的“減材制造”工藝。傳統(tǒng)模型制造周期以天為單位，而3D打印技術(shù)則以小時(shí)為單位，且打印工作完全可以安排在夜間或者周末進(jìn)行。由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制?？梢酝竭M(jìn)行，所以進(jìn)一步縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。

您可曾想過(guò)，一輛自行車上究竟采用了多少材料呢?剛性金屬框架、結(jié)實(shí)的橡膠輪胎、柔軟車把手握柄、有襯墊的座椅、透明或有色的鏡片……

TrekBicycle公司總部位于美國(guó)威斯康星州滑鐵盧(Waterloo,Wisconsin)，其工程師和設(shè)計(jì)師對(duì)于改良騎乘體驗(yàn)的“癡迷”程度可謂是遠(yuǎn)近聞名。他們的專有碳纖維制造創(chuàng)新工藝，能夠生產(chǎn)出破記錄的超輕框架、超級(jí)空氣動(dòng)力學(xué)翼面——可提供超低阻力甚至是負(fù)阻力(或推力)的獨(dú)特形狀。

Trek工程師、設(shè)計(jì)師和技術(shù)人員都全身心地投入到了自行車開發(fā)工作中。結(jié)合大量道路測(cè)試所帶來(lái)的靈感創(chuàng)新，再加上最先進(jìn)的3D打印機(jī)，他們成功打造了最完美的騎乘體驗(yàn)。

Trek的原型制作實(shí)驗(yàn)室是首批采用StratasysObjet?500Connex3?彩色多材料3D打印機(jī)的實(shí)驗(yàn)室之一。這種基于PolyJet技術(shù)的3D打印機(jī)可制造出觀感如同最終產(chǎn)品的原型，且與同類產(chǎn)品相比可提供更多的材料選擇和更長(zhǎng)的正常運(yùn)行時(shí)間。

Trek原型開發(fā)部門使用多材料3D打印技術(shù)制作出接近最終產(chǎn)品的原型

具體而言，Trek工程師能夠?qū)⑷彳浵鹉z類組件集成至由他們的最愛——耐用型DigitalABS?材料——所構(gòu)建的模型上。這一點(diǎn)極其重要，因?yàn)樽孕熊嚨暮芏嗔恪⑴浼际怯蓜傂越M件和柔性組件共同構(gòu)成的。

采用Connex3打印機(jī)之前，該實(shí)驗(yàn)室不得不分批次制造這些零件，并且還得來(lái)回更換3D打印材料，然后再進(jìn)行組裝。又或者，為了能夠在同一批次作業(yè)中制造出這些不同的零件，而不得不將剛性組件替換為耐用性較差的非復(fù)合材料。

Objet500Connex3彩色多材料3D打印機(jī)基于VeroMagenta和VeroCyan材料一次性打印自行車頭盔

Trek借助Objet500Connex3利用仿橡膠組件制作的耐用型數(shù)字ABS鏈罩

Trek原型開發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)理MikeZeigle表示：“我們生產(chǎn)的原型零件必須非常接近生產(chǎn)件?！币恍┨厥馇闆r下除外，像有時(shí)候，團(tuán)隊(duì)僅需以三維方式呈現(xiàn)創(chuàng)意，并非對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，那不必這樣。工程技術(shù)人員GuadalupeOllarzabal及其團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⒂邢拊治鰯?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為能顯示騎行者向各區(qū)域施加壓力的自行車座3D圖。他說(shuō)：“大多數(shù)人都認(rèn)為他們騎車時(shí)是坐在了整個(gè)車座上，但其實(shí)不然，車座有些部位所承受的壓力比其他部位要大。而彩色3D打印的應(yīng)用，可為設(shè)計(jì)師顯示出壓力分布狀況，助其做出決策，例如哪里應(yīng)該設(shè)置高密度泡沫等等?！?/p>