摘要：介绍了工业生产中3D打印手板模型的必要性。3D打印可快速完成手板模型的制作与修改， 避免了直接开模试制的风险；3D打印技术在汽车设计、制鞋、制衣等行业呈现出十分广阔的商业 化应用前景。...

介绍了工业生产中3D打印手板模型的必要性。3D打印可快速完成手板模型的制作与修改， 避免了直接开模试制的风险；3D打印技术在汽车设计、制鞋、制衣等行业呈现出十分广阔的商业 化应用前景。
引言
手板是验证设计研发产品可行性的第一步，是 找出设计产品的缺陷、不足、弊端最直接且有效的 方式，从而对缺陷进行针对性的改善，而不能从个 别手板样品中找出不足。至此，通常还需要进行小 批量的试产而找出批量里的不足加以改善。设计完 成的产品一般不能做到很完美，甚至无法使用，直 接生产一旦有缺陷将全部报废，浪费人力物力和时 间；手板一般情况是少数的样品，制作周期短，损 耗人力物力少，很快地找出产品设计的不足进而改 善，为产品定型量产提供充足的依据。
1.工业生产中手板模型的必要性
检验外观设计。手板不仅可视，而且可触 摸，可以很直观的以实物的形式把设计师的创意反 映出来，避免了 “画出来好看而做出来不好看”的 弊端。因此手板制作在新品开发，产品外形推敲的 过程中是必不可少的。
检验结构设计。因为手板是可装配的，所以它可直观的反映出结构是否合理，一个实际零件在 工作时各部分的受力情况比较复杂，有了手板模型 可以更直观的讨论和评审产品各部位的强度是否能 达到相应的受力要求，此外产品安装的难易程度也 更直观的体现出来，由于3D打印制作首板无需模 具，因此便于在产品定型前及早发现问题，解决问 题，若发现不合理，直接修改产品的3D数字化模型 进行修改重新打印。
避免直接开模具的风险。比较大的模具价 值数十万乃至几百万，如果在开模具的过程中发 现结构不合理或其他问题，其损失可想而知。而 采用3D打印增材技术制作手板无需模具，打印出 来的产品若不合理，则修改产品的3D数字化模型 即可，等产品的3D数字化模型完全定型下来之后 再设计制作模具进行批量生产，这样就极大的减 小了修模、改模甚到模具报废的风险，减少开模 风险。
使产品面世时间大大提前，极大加快产品研 发周期。由于手板制作的超前性，可以在模具开发 出来之前利用手板制作产品用于宣传，甚至前期的 销售、生产准备工作，及早占领市场。
2.3D打印手板模型手板模型在汽车、 制鞋及制衣等行业的典型应用
2.1手板模型在汽车行业的应用
手板模型在汽车行业的应用
3D打印技术在汽车行业的主要应用为：汽车零部件样件的快速开发、汽车模具的复杂型腔制 造、汽车零部件的轻量化制造、汽车创意产品的定 制。
在汽车研发环节，需要研发试制大量的零部件样 件，传统的样件开发周期无法满足现代汽车研发周期 短的要求，而采用3D打印技术可将汽车样件的开发 周期缩短40%以上，成本降低20%以上，金属零件采 用SLS (选择性激光烧结技术）及SLM (选择性激光 熔化技术），使用的材料主要有不镑钢、铝合金、钛 合金、钴铬合金等。
目前，国内的模具开发周期一般在45天以上， 3D打印在不需要任何工装卡具的情况下，快速直接 的实现零件的单件生产，虽然根据零件的复杂程度不 同所需的时间有所不同，但要比传统的铸造或锻造节 省时间，同时3D打印易操作，与传统研发手段相 比，省去了试制环节里大量的人员和设备需求，提高 了设计效率。
目前，国内已有汽车零部件企业通过3D打印技术 制作缸体、缸盖、变速器齿轮等产品用于研发使用。 美国福特汽车公司已经试图大量运用3D打印技术， 已知应用了该项技术的零部件包括福特C - MAX和福 特福星混合动力车里的转子、阻尼器外壳和变速器、 福特翼虎复合动力车使用EcoBoost四气缸发动机和福 特2011版探险家的刹车片。日本的小岩公司已经能使 用3D打印机制造涡轮增压器等。
广西玉柴机器股份有限公司采用华中科技大 学滨湖机电技术产业有限公司新近研发的超大型 SLS快速成形机HRPS-V (其成形空间尺寸1
mm X 1 000 mm x 600 mm )，配合自行研 发的高性能覆膜砂，采用选择性激光烧结快速成 形技术（SLS)，仅10几天就快速制作了 KJ100型气缸盖完整的全套覆膜砂芯，并用 RuT340蠕墨铸铁一次成功浇注了合格的 KJ100大型缸盖铸件。浇注出的四气门、六缸大 型柴油发动机缸盖，其内腔形状复杂，外形尺寸 大，达到975.5 mm X 259.5 mm x 133.5 mm，壁厚最薄 处壁厚5 mm。
2.23D打印技术在制鞋行业的应用
鞋服巨头Nike3D立体技术制作的3D打印球靴， 据了解，运动鞋服巨头Nike之前曾发表了全球首款 3D打印的耐克鞋，这双3D打印的耐克鞋名为Vapor Laser Talon Boot (蒸汽激光爪），整个鞋底都是采 用3D打印技术制造。不仅外观看起来很炫，官方称 该跑鞋还拥有优异的性能，能提升足球运动员在前40 m的冲刺能力。这款全新的概念足球鞋在设计制造的 过程中采用了3D设计建模、样版制作以及3D打印等 前沿技术。通过3D技术，这款球靴在设计制造的过 程中有着工艺简单、柔性度高、成本低、成型速度快 等特点，同时也将样品的开发时间由几个月缩短为几 个小时。
借助于三维扫描技术，人们可以通过互联网订制 适合自己的鞋，由于3D打印技术是建立在数字化基 础之上，客户借助于互联网可以直接将自己的需求交 给3D打印制造商，3D打印商在此基础上很容易满足 客户的个性化订制需求。
2.33D打印技术在制衣行业的应用
权威服装设计师认为，3D打印技术对时尚市场有 着极大的影响潜力，这是一个将手工业与时装设计相 结合的契机，如果制作的3D打印机能够满足时装制 作的要求，人们只需要站在房间里进行3D扫描之后 将相关数据通过互联网传给制作商，一件合身衣服便 制作完成。
3.3D打印技术在手板模型行业的促进措施
1)将3D打印技术与数字化设计、数控加工技术 结合起来发展3D打印产业。有了数字化的模型便能 快速用3D打印得到实物，而手板模型的单件或小批 量生产又特别适合3D打印，所以在手板模型行业应 用3D打印技术无论从技术上或是经济性上都是切实 可行的。而手板模型参与到各行各业的研发设计中， 属于有较高利润、技术含量高、绿色环保的前沿产 业，除了服务本市的企业的手板模型的需求外，应主 动为广州、深圳及全省及至全国全世界的企业订制手 板模型，使东莞从加工制造之都向设计之都进行嬗 变。这对本市产业转型升级有极为重要的意义。
2)将3D打印技术与计算机辅助设计、扫描逆向 工程、数控加工技术、复合加工技术及传统加工技术 深度的融合起来发展手板模型行业。
经调研发现，作为制造业名城的东莞较早引入 了大量的外资企业、港台企业在东莞投资建厂生产 各种产品、东莞的企业较早就很普遍的应用了 CAD/CAM技术，东莞企业在抄数扫描设计、逆向 工程应用，数控加工技术应用等方面一直走在全国 前列，而这些技术的普遍应用都是3D打印产业推广 应用的技术基础。
在3D打印的推广应用过程中，要注意将3D打印 技术与各种先进加工制造工艺结合起来使用，对各 种加工方式扬长补短，这样方能更好发挥3D打印的 优势，认为3D什么都能或认为3D打印什么都不能是 两种错误倾向，就目前形势来看3D打印还没有取代 传统加工之可能，3D打印与传统加工应融合发展、 相互补充。
4.结语
3D打印技术很好的解决了手板模型的单件或小 批量生产通过开模来制作很不经济这一难题；采用 3D打印技术，可以不断以较低成本和极少的时间修 改完善产品直至得到满意的样件，这样既加快了研 发设计周期，也极大地降低了批量生产时修模、改 模甚至模具报废的风险，在手板模型行业应用3D打 印技术无论从技术上或是经济性上都是切实可行 的，3D打印技术在各行各业手板模型的应用将越来 越广泛。