快速原型设计是现代产品设计和开发的一种迭代方法。3D CAD建模有助于优化迭代方法,使其能够轻松优化设计、打印并快速高效地进行测试。
为什么快速成型能确保新产品开发的成功?
全面生产前的功能测试可以节省大量时间和金钱。它始于3D建模、基于仿真的测试和原型设计。3D打印(增材制造)、CNC加工和注塑成型等各种技术都可用于原型设计,并对其进行优化以利于生产。
3D打印:一种适合最复杂设计的逐层打印技术。
CNC加工:最适合金属和塑料零件的高精度制造。
注塑成型:广泛用于利用工程级材料制作原型。
基于3D模型的快速成型技术极其精确,能够提供精准的测试结果。它能够在产品投入量产之前验证其功能性、耐用性和美观性,使过渡过程更加顺畅高效。
3D建模在快速成型中的作用
3D建模有两种技术:直接建模和参数化建模。设计师可以使用直接建模自由地开发和迭代概念。另一方面,参数化3D建模则是高精度制造的理想选择。两种技术各有利弊。因此,设计师需要结合使用这两种技术,才能完善最复杂的工程产品设计。
设计师使用3D CAD模型模拟真实环境,并在虚拟空间中测试产品,以便在投资实体原型之前识别并纠正设计缺陷。基于模拟的测试结果有助于分析承重能力、材料强度和弹性等方面。这一流程可最大限度地降低结构故障风险,确保功能可靠性,从而节省大量时间和成本。
用于快速成型的3D CAD:关键考虑因素
优化用于快速原型设计的3D CAD模型需要不断完善设计,以确保准确性、效率和可制造性,同时最大限度地减少错误和材料浪费。3D建模专家是如何做到这一点的?3D优化是如何进行的?关键考虑因素有哪些?
精度与公差:精度在原型设计中至关重要。具有精确尺寸、精度、比例和公差的原型能够提供最佳测试结果,并支持基于数据做出审慎的设计决策。对于复杂的机械制造、汽车和航空航天领域的制造、医疗设备以及类似的应用而言,高精度对于保持产品功能至关重要。
材料选择:材料的选择会影响设计决策。产品所用材料决定了许多因素,例如外观、强度、柔韧性以及对极端条件、化学物质和温度的反应。CAD模型必须选择合适的材料进行设计,并填充精确的纹理和材料属性,以便3D模拟和原型测试结果能够为明智的决策提供参考。
文件格式和兼容性:确定适合项目的文件格式。兼容的文件格式有助于设计师和工程师协作,实现高效地迭代设计流程。一些常用的格式,例如STL(立体光刻)和AMF(增材制造格式),都与3D打印技术兼容。STEP(产品数据交换标准)和IGES(初始图形交换规范)等格式最适合CNC加工。
可制造性设计(DFM):在设计和原型设计上投入大量精力的目的是实现精益高效的制造。因此,CAD专家会避免复杂的几何形状,并优化3D模型以获得精确的尺寸、比例和分辨率。这些优化的模型非常适合模拟,并且易于测试。它们可以轻松地进行原型设计和制造。
速度与成本优化:CAD模型必须通过降低复杂性来优化,同时又不影响质量。精益制造是平衡质量与成本,从而获得最佳投资回报率的最佳途径。
3DCAD模型经过优化,可支持高效的原型设计流程。优化的3D模型可以轻松识别设计缺陷并进行纠正,从而实现高效的产品设计。
快速原型技术在产品开发中的未来以及人工智能的影响
人工智能在带来诸多颠覆的同时,也带来了创新、便捷和效率。与所有其他领域一样,人工智能(AI)、自动化和下一代设计工具正在彻底改变我们看待3D建模的方式,并将其应用于工程产品开发和快速原型设计。
数字孪生技术的兴起:
基于云的CAD平台和数字孪生技术将增强实时协作,确保无缝设计更新。人工智能的强大功能将使分析这些模型数据变得极其简单,从而优化性能、检测故障并推动未来成果。3D模型与物联网、人工智能3D打印和自动化生产系统集成,简化了从原型设计到生产的工作流程,将彻底改变产品和流程的原型设计和优化方式,从而推动各行各业的产品创新。
结论:
优化3D CAD模型以用于虚拟测试和快速原型设计至关重要。它能够带来影响最终收益的成果。因此,聘请一家精通3D建模和快速原型设计服务的公司将大有裨益。鉴于公差、材料特性和可制造性的复杂性,专业知识能够确保设计无误、优化,从而实现制造。用于打印、数控加工或注塑成型的生产级3D模型将减少昂贵的迭代,并实现无缝制造。