「非凡士3D打印案例」3D打印技術(shù)簡(jiǎn)化了智能馬桶原型制作流程

Numi 作為科勒的高端一體式智能馬桶之一,，可以讓用戶(hù)根據(jù)個(gè)人喜好調(diào)整不同的體驗(yàn)感,，從四周有色光源照明到無(wú)線 Bluetooth® 音樂(lè)同步功能,，再到加熱座椅�,？评沼�(jì)劃于今年發(fā)布 Numi 2.0,，它無(wú)需雙手操控,，并且能提供個(gè)性化的清潔功能及卓越的節(jié)水性能。通過(guò)嵌入 Amazon Alexa,，用戶(hù)還可以通過(guò)語(yǔ)音激活多種功能,，例如查看天氣和閱讀新聞。

所有這些讓人眼前一亮的功能雖然能讓消費(fèi)者滿(mǎn)意,，但卻給設(shè)計(jì)師和工程師帶來(lái)了許多挑戰(zhàn),。智能馬桶的內(nèi)部設(shè)計(jì)極為復(fù)雜，馬桶擁有數(shù)十個(gè)嵌入式傳感器和 600 多個(gè)組件,，設(shè)計(jì)上的微小變化可能導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目的重大修改,。在這款全球最智能的馬桶面世之前，設(shè)計(jì)師需要進(jìn)行無(wú)數(shù)次迭代,，有時(shí)需要在傳感器上做一些微調(diào),，有時(shí)需要修改整個(gè)方案以適應(yīng)功能的調(diào)整。為了驗(yàn)證概念,，科勒曾將原型的 CNC 生產(chǎn)任務(wù)外包,，但整個(gè)過(guò)程十分耗時(shí)，尤其是報(bào)價(jià)和談判,，這一直是個(gè)大問(wèn)題,。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通常需要等待超過(guò)一個(gè)星期，這導(dǎo)致設(shè)計(jì)師很難進(jìn)行及時(shí)的修改,，從而推遲了上市的時(shí)間,。作為行業(yè)的創(chuàng)新先驅(qū)，科勒當(dāng)然不想讓消費(fèi)者們苦苦等待（也不想留給競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手追趕的時(shí)間）,。

在考慮如何能加快原型制作的過(guò)程中,，科勒將其目光投向了3D打印——工業(yè) 4.0 時(shí)代的明星技術(shù)。作為上海研發(fā)中心負(fù)責(zé)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和測(cè)試EMC-Lab 經(jīng)理,，林云志先生先后考慮了 SLS 和SLA 等多種技術(shù)。然而,，由于團(tuán)隊(duì)成員想要一個(gè)適合在辦公室中使用的系統(tǒng),，他們縮小了選擇范圍，最終確定了非凡士的解決方案,。最后,，林先生決定從非凡士引入兩套系統(tǒng)來(lái)應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)：Stratasys F900和 Connex3 Objet 500。

從功能測(cè)試到零件生產(chǎn)科勒應(yīng)用工程師陳玲女士將這兩套系統(tǒng)分別用于設(shè)計(jì)和原型制作階段,，以滿(mǎn)足不同目的,。在需要打印大型零件（如馬桶座圈）時(shí)，F(xiàn)900 尤為有用,，因?yàn)樗�的打印尺寸��,，并且可以打印制造�?jí)材料。陳女士用 ABS-M30（一種層粘合性強(qiáng)、拉伸性強(qiáng),、擁有抗沖擊和抗彎強(qiáng)度的材料）打印了許多零件,，如風(fēng)道和噴頭支架。對(duì)于對(duì)韌性要求較高的零件,，如鎖扣等,，她會(huì)使用 FDM Nylon 12 進(jìn)行打印，其高抗疲勞性非常適合打印需要快速振動(dòng)的組件,。最重要的是,，F(xiàn)DM 材料可在大規(guī)模制造前，用作直接生產(chǎn)中試批次的最終用途零件,。這大大簡(jiǎn)化了驗(yàn)證流程并減輕了她的工作負(fù)擔(dān),。

陳女士表示：“能在手中拿到實(shí)物就非常好，這樣就可以進(jìn)行符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的不同功能測(cè)試,，3D 打印技術(shù)帶給我們極大的自由度,。”如果使用機(jī)加工或銑削,，當(dāng)涉及到室體和腔體結(jié)構(gòu)時(shí),，制造商必須先將原型分成多個(gè)零件。相比之下,，3D打印讓無(wú)需將原型分解成零件,，就可生產(chǎn)完整的模型。過(guò)去需要一周時(shí)間才能完成的工作,，現(xiàn)在不到三天就能完成,。這樣一來(lái)，團(tuán)隊(duì)就可以更加專(zhuān)注于改善設(shè)計(jì),，滿(mǎn)足客戶(hù)的需求,。

在科勒?qǐng)F(tuán)隊(duì)使用 F900 和堅(jiān)韌材料制作功能性原型的同時(shí)，他們也使用 Connex3 系統(tǒng)進(jìn)行更復(fù)雜的設(shè)計(jì)驗(yàn)證,。作為世界上第一臺(tái)多色彩和多材料 3D 打印機(jī),，該系統(tǒng)能將具有不同機(jī)械、光學(xué)或熱性能要求的零件放在同一托盤(pán)上,，提供給科勒?qǐng)F(tuán)隊(duì)更多的靈活性：生產(chǎn)出一件完整產(chǎn)品,，打印后無(wú)需組裝。在創(chuàng)建 CAD 文件之后,，陳女士就可以將數(shù)字設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的概念模型,。這些模型包含流暢的三色漸變、鮮艷的多色紋理,、時(shí)尚的透明色或不透明的乳白色,，它們與預(yù)期的最終產(chǎn)品完全相同,。

陳女士對(duì) Veroclear（一種用于透明丙烯酸模擬的透明 PolyJet 聚合物）打印的零件尤其滿(mǎn)意。VeroClear 的透明度和 Connex3 打印機(jī)的高精度相結(jié)合,，使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以輕易地將馬桶原型內(nèi)的水流可視化,，以立即驗(yàn)證概念原型并進(jìn)行必要的更改。陳女士還表示,，GrabCAD 軟件的界面對(duì)用戶(hù)非常友好,，它可以自動(dòng)展現(xiàn)最佳的布局�,！艾F(xiàn)在,，我無(wú)法想象如果沒(méi)有 3D 打印機(jī)，我的工作會(huì)是什么樣子,，”她欣喜地說(shuō)道,，“現(xiàn)在，我可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中更加專(zhuān)注,，相比以前,，我可以更好的完成工作。

非凡士的解決方案使原型制作流程縮短了至少 40%,，而且林先生還發(fā)現(xiàn),，成本也減少了一半，他對(duì)此感到非常滿(mǎn)意,。在引進(jìn)這兩個(gè)系統(tǒng)之后,，他的實(shí)驗(yàn)室也嘗試了一些新的想法，例如使用打印的零件來(lái)測(cè)試模具和水溫,。當(dāng)設(shè)備損壞時(shí),，工程師可以自己打印螺紋接頭來(lái)替換損壞的零件。經(jīng)過(guò)短短的六個(gè)月,，實(shí)驗(yàn)室中的每個(gè)人都發(fā)現(xiàn) 3D 打印機(jī)的用途比他們想象中多很多,。隨著 F900 和

Connex3 Objet500 在工廠里不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，林先生非常確信他們可以按時(shí)交付 Numi 2.0,。

他希望非凡士今后能夠提供更多的解決方案,，也希望 3D 打印的零件可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，并成為最終用途的零件,。在購(gòu)買(mǎi) 3D 打印機(jī)之前，我無(wú)法想象工作可以如此便捷�,，F(xiàn)在,，我可以專(zhuān)注于設(shè)計(jì)流程，更加出色地完成工作,�,！标惲湛评諔�(yīng)用工程師由于使用了 PolyJet 透明材料,，科勒工程師可以看見(jiàn)原型部件中的水流。