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经验之谈:小家电产品开发试作原型

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发表于 2021-1-6 17:35:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
一个10年资深小家电产品开发工程师,浅谈产品开发试作原型的几个心得。产品原型制作,俗称手板模型、3D打印、快速成型等。

我,从2008年开始从事产品的一个研发工作,我接到的项目:客户提供一个概念,或者给你一个样品,然后让你抄或做一些功能上的一个“创新”。
12年过去,现在的创新早已是一个热门词,上至国家下至学校。一直从事创新工作,我跟大家说句“心里话”:“模仿是一个风险系数相对小的一个工作,创新它的风险非常非常大。”

在十几年前,我们产品要开模具的时候,一般凭借经验,新产品的模具一般要修改个3、4次,修改一次模具的时间至少要半个月,东折腾西折腾,折腾个两三次,模具已经差不多也要报废了。为了解决这个尴尬的问题,人们开始在做模具之前,开始先做原型的一个验证。


12年前,我们在做产品原型的时候,一般是通过CNC,把产品通过机加工加工出来,然后再根据客户的需求表面做打磨喷漆的一个处理。因为是CNC加工加工,所以对形状上还是有很多的束缚。比如碰到一些尖尖角角结构相对复杂的一些小件CNC,做起来就相对来说比较麻烦。做CNC的时候特别怕碰到一些薄壁件,因为薄壁件对CNC来说是比较大的一个挑战。

大约五六年前,3D打印开始流行。3D打印能够流行,要感谢传统的手板模型行业。因为3D打印刚刚进入中国市场的时候,首先解决的是一些薄壁类、结构复杂类、小件类的一些痛点。那时候、3D打印的价格相对来说比较贵,做大的做不起,只能做一些小件,在一些小件的制作成本上面,3D打印比CNC有相对的一个优势。

在“3D打印”火起来的时候,作为产品设计师,仿佛看见了一个无所不能、、新鲜的世界。
理由:如果不是量产,做一个两个,我可以设计出只有3D打印工艺才能做的一些结构,也不再需要为生产工艺的实现去改变我的原有结构。
因此我深入去了解了3D打印的整个工艺流程,以及它的局限性。

3D打印专业术语叫做增材制造。不同的3D打印工艺对应着有不同的3D打印设备。
目前市面上最通用的是树脂类的3D打印(SLA),其次尼龙3D打印(sls),其次金属3D打印(SLS)。
随着时间的推移,3D打印成本的降低,3D打印已经越来越普及。
大家随便设计完一个东西,第1个想到是,唉,我要去做一个3D打印,看一下我的设计有没有问题。

理想丰满、现实骨干
如:目前比较流行的sla类的3D打印,由于材料上的一些性能限制,我们一般用这个去验证一下一些结构或者外观。如果涉及到功能类的,有受力要求的,或者有很高的精度要求的产品,我们还是要通过CNC进行。

再如:传统的金属类的产品,我们做 CNC的加工工艺相对来说比较适合。因为金属的3D打印相对成本比较高,而且3D打印的一个精度相对于CNC加工还是有一些缺陷,一般3D打印的精度能精度到0.1,但是很多产品对0.1的一个精度要求是往往不够的,很多高尖端的产品要到0.05甚至0.02,0.01。

去掉一些精度要求跟设计要求外,当我们在碰到需要我们做小批量的产品生产生产时。3D打印跟cnc加工都会暴露出他的一些缺点。
3D打印,因为它的材料性能受限;CNC加工,因为它一个工件跟10个工件的工作量是翻10倍上去的,这是它的一个局限性。
所以在这里我还要推荐一个工艺:硅胶复膜。

其实,作为一个成熟的产品开发设计师,他要用到的做产品原型的工艺,包括3D打印,CNC加工,硅胶复膜。
我们要根据自己的需求,灵活去选择做产品原型的一些工艺。比如说我设计了一个开关。现在我只是想看看开关的一个外观跟比例,那我可以选择低成本的光固化3D打印。在确认外观以后,我想做一些功能上的确认,这个时候我们就要考虑3D打印的一个牢固度和强度,是否能满足我们的一个设计需求,如果不满足,我就选择SLS尼龙3D打印或者CNC机加工。

再然后、经过产品原型的一些基本功能的验证,接下里我们要做大概十几个产品,来给客户进行一个市场的验证的时候。这时,要考虑一用硅胶覆膜的工艺去做,硅胶复模的工艺在材料性能上能够跟实际的abs,pp类的材料很接近,几乎可以达到相同。另外硅胶父腹膜的特点是做一个原型,因为它涉及到硅胶模具成本,原型成本,它的成本会比较贵;如果做10个,它的成本就明显降低很多,因为它只是需要一个覆膜的过程和产品的原材料。

如果、你的产品数量已经要一次性做个1000或者1万个,那不用说了,就开始做正儿八经的一个模具。

我们做产品开发,做产品原型的目的,主要是减少我们犯错误时带来的一个成本的代价。因为我们是人,人在做设计的时候,由于种种原因而犯各种各样的错误。因此,我们用产品原型来一次次验证我们的设计是否合理,是否没有问题?

当然老板也会想,你的设计打样了那么多次,什么时候能好?在这里我要替产品设计师说一句公道话,在创新的道路上铺满着荆棘,唯有一步一个脚印,才能到达胜利的彼岸。我们一次次的验证,不是为了自己,而是让企业少花钱,提高产品制造的成功率,减少后期的质量问题,提高企业在社会中的竞争力。

所以最后,这里要为全体的产品开发工程师发声.点赞!欢迎大家多交流,一起进步,一起成长!



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发表于 2021-1-7 11:14:29 | 显示全部楼层
确实如此,3D打印对于模具行业是有比较大的冲击的,特别是那种中小型企业,很多打印都不需要模具了!
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发表于 2021-1-7 13:17:01 | 显示全部楼层
lz如何看待微创新?
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发表于 2021-1-7 13:53:01 | 显示全部楼层
楼主把我现在的工作讲完了,哈哈哈
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 楼主| 发表于 2021-1-7 15:46:48 | 显示全部楼层
远祥 发表于 2021-1-7 11:14
确实如此,3D打印对于模具行业是有比较大的冲击的,特别是那种中小型企业,很多打印都不需要模具了!

呵呵,还没有到那一步。应该在进行时,特别是一些数量少的产品
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 楼主| 发表于 2021-1-7 15:48:08 | 显示全部楼层
wtangzz147 发表于 2021-1-7 13:53
楼主把我现在的工作讲完了,哈哈哈

请问帅哥的工作是?
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 楼主| 发表于 2021-1-7 15:49:33 | 显示全部楼层
大白小白 发表于 2021-1-7 13:17
lz如何看待微创新?

微创微创,微创多了就是大创
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发表于 2021-1-8 09:15:00 | 显示全部楼层
炫佬 发表于 2021-1-7 15:48
请问帅哥的工作是?

跟你差不多,涉及金属和塑料的产品工程师
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发表于 2021-1-11 10:16:30 | 显示全部楼层
CNC加工手板,实际是上世纪90年代就有了,只是那时比较小众,成本高,老板都嫌贵。开始被大家接受是从00年开始的,那时都还是比较小众的,只有一些搞附加值的产品敢于做手板,汽车,电饭锅,手机……再说工艺,CNC加工的一些局限性3D打印也是同样存在的,例如薄壁,CNC加工会弹刀,影响精度,3D打印可能就会变形,影响精度以及装配。CNC适合加工一些大的,壁厚比较厚的产品,3D打印尺寸还是有限制,国内主流的SLA机器,目前尺寸都是还是400多mm,CNC加工塑胶类的产品,尺寸不收限制的,拆件做,钱到位了,绕地球3圈都行,拆件胶水粘接还是非常稳固的,打印的就不行,胶水粘不稳。再说说复模,原理很简单,跟翻砂模一样,只不过复模的模具可以多次重复,使用的次数,要看产品结构,精度要求,一般最多使用次数不会超过25次,一般都是15次左右,次数多了,模具就变形,产品尺寸就不好把控了。再延伸说一下硅胶模具,硅胶模具外面加一层树脂包裹,就可以增加其稳定性,使用寿命更长,经常用于一些大件的塑胶产品小批量生产,例如医疗外壳,汽车的保险杠等等……

点评

专业人事,老司机!👍  详情 回复 发表于 2021-1-16 20:03
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发表于 2021-1-11 16:28:15 | 显示全部楼层
作为一名开发工程师,我也使用大量的3D打印件。感觉3D打印件,不管是ABS还是尼龙,韧性都不如开模件,很脆。

点评

3D打印目前的材料跟开模还是差一点,3D打印的特色在是没有模具情况下,可以直接成型,验证产品结构。如果对材料性能有要求,可以将打印的,做作为原型,做硅胶覆膜。汽车的样车都是用硅胶复模  详情 回复 发表于 2021-1-16 20:50
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