提升產品開發效率,原型和樣品的製作方式該如何選擇?

在產品開發過程中,原型(Prototype)和樣品(Sample)製作,可幫助設計是、工程師與客戶及早發現問題並修正,避免後期設計和製造的風險,從而加快產品設計與開發效率。

其中,原型與樣品的區別在於【原型是用於早期驗證設計概念與功能】,而【樣品是接近量產,用於確認品質與規格】,製作上一般采用 3D 列印技術及 CNC 切削,以下將説明兩者的優點及使用時機:

1. 快速驗證設計概念

3D 列印

無需模具將數位設計快速轉化為實物,適合早期驗證產品的尺寸、形狀和功能,且能夠快速迭代,幫助設計團隊在初期驗證中節省大量時間。

CNC切削

能使用金屬或其他硬質材料,製作高精度且表面質量較高的的實物模型,適合需要即時投入功能性結構測試、驗證機械零件非常有幫助。

適合應用在穿戴式設備開發時,快速且多次調整設計,迅速驗證設計的外觀與穿戴舒適性。

2. 提高設計溝通效率

3D 列印

在設計早期階段快速生成實物,便於與客戶、供應商直觀溝通並達成共識,避免後期發生重大變更。

CNC切削

可使用金屬或其他硬質材料切削出零件原型,測試產品的機械性能,減少技術討論的不確定性。

設計智能服務機器人時,利用3D列印出模型,向投資者展示設計概念,加速決策進程。

3. 降低生產風險與成本

3D 列印

通過3D掃描精準捕捉現有產品數據,進行逆向工程,再通過3D建模與列印製作相應原型。爲快速驗證原型與現有產品的適配程度,並修正潛在問題。

CNC切削

使用實際材料製作,避免量產時使用錯誤材料帶來的風險,並應用於實際測試環境的功能性驗證。

汽車外飾的設計時,通過3D掃描確保現有結構無空間干涉,並用於確認整車外觀視覺比例。

4. 加速量產進程

3D 列印

能夠迅速將概念模型轉化為實體樣品,提前與製造商討論可行性,大幅減少反復修改設計與模具製作的時間,有助於推進量產進程。

CNC切削

可使用實際量產時相同的材料切削製作樣品,進行準確的性能與功能測試結果,從而減少量產階段出現問題的可能性。

衛浴產品設開發時,3D列印便於與供應商進行樣品展示,縮短產品開發時間。

5. 客制化設計的靈活應對

3D 列印

因無需模具,3D列印的靈活性適合客制化設計及小批量生產,可根據市場需求快速變更設計。

CNC切削

對於小批量但需要高精度的產品也是一個選擇,適合需要高階材料和精密設計的客制化項目。

適合應用在一些產品配件設計中,能夠靈活製作不同設計樣品,滿足不同品牌需求。

根據以上 3D 列印技術及 CNC 切削的分析與説明匯總成表格如下:

3D 列印CNC 切削
製作時程綫材擠出/樹脂光化分層堆叠,時程較快更換不同大小刀具切削,時程較慢
外觀質量綫材擠出堆叠有層紋,外觀表面質量較差不同大小刀具切削,表面質量較好
快速驗證適合驗證外觀、尺寸、形狀適合結構行、機械性的功能測試
溝通效率快速將概念轉化爲實體,利於與客戶、供應商溝通,達成共識適合測試產品機械性能,減少技術討論的不確定性
生產風險3D列印多爲塑膠,材料有限,對實際生產存有疑慮可用量產的實際材料進行樣品製作與測試,降低生產風險
量產進程材料有限,僅適合外觀展示,小幅推進量產進程使用實際材料製作樣品測試,大幅消除量產前的設計疑慮與推進量產進程
客制化設計可靈活應對客制化,表面質量與耐用性較差可使用不同材料應對客制化,表面質量較高

結論:
在設計開發前期,應選擇【 3D 列印製作原型】,製作時程短、能夠迅速驗證設計、並快速與客戶、供應商進行溝通,從而避免在後期產生問題,再回到前期階段做修正。

在設計開發後期,應選擇【 CNC 切消製作樣品】,外觀質量較好、組裝上精準度最高、可使用量產時準備使用的所有硬質材料進行製作,避免生產風險,同時樣品最接近實際量產情況,可大幅消除量產前的技術顧慮。

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