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无需开模!3D打印如何“砍掉”消费电子研发70%时间?

zhiyongz 3分钟前 阅读数 #技术
文章标签 3D打印

     全球消费电子竞技场,是一个以“快”为生存法则的战场。产品迭代以月计,设计创新层出不穷,用户口味瞬息万变。谁能更快地将一个精妙的创意转化为可靠的产品,谁就能抢占市场先机。在这场速度与创新的角逐中,传统制造模式常显疲态,而增材制造,也就是我们所熟知的3D打印技术正以前所未有的方式重塑研发与生产流程,弥补传统制造手段在其中薄弱的环节,提高从产品的研发到落地的速度。其中,选择性激光烧结SLS打印技术,凭借其在复杂结构、功能集成与快速响应上的独特优势,正悄然成为消费电子领域推动创新设计与敏捷制造的强大引擎。

消费电子万亿市场与创新熔炉
     消费电子产业是当之无愧的全球经济巨擘。据权威机构数据,2023年全球消费电子产值已突破1.2万亿美元大关,我国的消费电子市场也已经超2万亿人民币。从我们口袋里的智能手机、手腕上的智能手表,到娱乐中心的游戏主机、提升生活品质的扫地机器人,消费电子产品已深度融入现代生活的每一个角落。

△中国科技及耐用消费品市场份额

这个市场不仅规模庞大,其特点更是鲜明:
· 迭代迅猛:生命周期极短,产品更新换代速度惊人。
· 设计驱动:外观、手感、人机交互体验是核心竞争力。
· 功能集成度高:需要在狭小空间内塞入更多元器件和复杂功能。
· 个性化需求旺盛:消费者对独特设计和定制化产品兴趣日增。
· 成本敏感:市场竞争白热化,成本控制至关重要。

这些特点对产品的研发设计、原型验证和小批量试产提出了极高要求——“快、好、省”成为行业刚需。

3D打印——消费电子研发制造的变革者
面对传统制造(如开模注塑)在应对复杂设计、快速迭代和小批量生产时存在的周期长、成本高、灵活性差等痛点,3D打印技术提供了一条高效突围路径:

· 加速设计迭代:数小时至数天内即可获得实体原型,大幅压缩设计验证周期。
· 实现复杂几何:轻松制造传统工艺难以企及的中空、晶格、内流道等结构。
· 功能集成验证:直接打印带有活动部件或内部结构的装配体,进行功能性测试。
· 小批量生产灵活:无需模具投入,经济高效地生产定制化部件或小批量备件/最终产品。
· 降低成本风险:在开昂贵的模具前,充分验证设计,降低试错成本。

在众多3D打印技术中(如FDM熔融沉积、SLA光固化等),SLS技术因其独特的工艺特性,在消费电子领域展现出不可替代的优势。

SLS选择性激光烧结——复杂、坚固与效率的独特优势
SLS 打印技术利用高功率激光束,有选择性地烧结尼龙粉末材料,层层堆积形成三维实体。其在消费电子应用中的核心优势尤为突出:

1 真正的设计自由 - 无需支撑
未烧结的粉末自然成为支撑,可轻松制造极其复杂的悬空、嵌套、中空结构(如内部流道、蜂窝状轻量化结构、复杂卡扣等),这是许多其他需要额外支撑结构的3D打印技术难以比拟的。

△SLS打印完成的复杂镂空结构的零件


2 优异的机械性能
SLS 3D打印件使用的尼龙(多为PA12,PA11)作为本就被大规模应用在传统制造手段中的工程塑料,有着出色的耐用性,具有接近甚至部分超越注塑件的强度和韧性,耐热性、耐化学性良好,能承受一定的功能测试载荷和环境考验,在各行各业已经获得了广泛的应用和认可。

3 出色的表面质量与一致性
成品表面具有均匀的类砂质效果,精度高,各向同性好,适合直接在终端产品上使用,适合进行整齐平滑、喷漆、染色、电镀等后处理以获得最终产品质感。

4 高效率的批量原型/生产
由于SLS独特的粉床成型原理,可以无需考虑支撑、零件堆叠排布打印,打印仓Z轴高度可被充分利用,实现高密度的嵌套打印,特别适合一次性生产大量小型零件或同时打印多个不同零件,显著提高设备利用率和单次产出效率。

△以盈普P360设备为例展示SLS堆叠打印效果


5 材料成熟可靠、可选丰富
尼龙粉末(PA12为主)经过多年发展,性能稳定,生物相容性好(符合皮肤接触要求),且具备阻燃、玻纤增强、碳纤增强等多种改性材料可选。除尼龙外,也可打印TPU、PP等多种材料。

这些优势使得SLS打印技术成为制造消费电子产品中具有复杂内部结构、需要承受一定功能载荷或追求独特外观设计的零部件(如外壳、支架、卡扣、按钮、内部结构件等)的理想选择。

SLS点亮消费电子创新实践
SLS技术已成功应用于消费电子产品的多个关键环节,从以下盈普已经应用的案例中可见一斑:

3D打印鼠标外壳原型
盈普帮助外设品牌在设计人体工学鼠标时,外壳形状普遍曲面变化丰富。利用盈普SLS 3D打印机快速制造出高精度原型,设计师能在极短时间内进行多轮手感评估、结构装配验证(测试内部PCB板、按键结构配合度)以及用户焦点小组测试,将外形设计迭代周期缩短数倍,大幅加速产品上市。


镂空透光机械键盘键帽
机械键盘,拥有着比薄膜键盘更加出色的寿命和手感,成为游戏玩家的利器以及打工人的生产力工具,已经发展出了丰富的产品形态和客制化市场。为打造独特游戏氛围,设计师构思了具有镂空透光结构的键帽,让机械键盘套件的RGB灯光能够有更好的效果。传统注塑无法实现该设计,盈普使用SLS技术完美打印出带有精细镂空结构的键帽,并且还原了OEM高度键帽R1-R4的高度曲线,以及单个键帽上表面贴合手指弧度的人体工学曲线,让打印键帽使用起来接近注塑键帽的舒适度。

同时尼龙材料本身具有良好的强度和耐用性,成功验证了光影效果和耐用性,搭配化学整齐平滑后处理工艺,键帽表面光滑疏水且亲肤,可以作为实际产品使用。使用3D打印来进行设计迭代,仅需2-3天就可完成一次设计-打印-验证的循环,相比传统的即使非镂空设计键帽也要提高迭代速度近70%,大幅加速研发进度。


电动工具外壳研发迭代
某电动工具厂商开发新型手持工具,外壳需集成复杂内部结构(散热风道、电池仓卡扣、防摔筋),且需承受一定冲击。盈普SLS打印的功能原型不仅精确还原了复杂结构,其尼龙材料的强度和韧性使得工程师能进行真实的跌落测试和握持感评估,快速优化结构设计,避免了后期模具修改的高昂成本。


笔记本电脑CD面外壳结构装配验证
在笔记本电脑紧凑的C面(键盘面)和D面(底壳)设计中,涉及大量精密卡扣、螺丝柱、接口开孔以及内部加强筋布局。利用盈普SLS一次性打印出整个C/D面组件原型,工程师可进行真实的主板、电池、散热模组等关键部件的装配测试,提前发现并解决潜在的干涉、间隙不均、螺丝柱强度不足等问题,确保量产结构设计的可靠性,显著降低开模风险。


展望未来——SLS赋能消费电子无限可能
随着材料科学、设备技术和后处理工艺的持续进步,SLS在消费电子领域的潜力将得到更深层次的释放:

材料创新拓宽边界
更高强度、更耐高温、具备优异阻燃性(满足严格安规)、透明、柔性甚至导电的SLS专用材料将不断涌现,满足消费电子对安全、性能和特殊功能(如可穿戴设备柔性部件、集成天线)的更高要求。同时PEEK、PEKK等高温高性能材料目前受困成本居高不下难以大规模推广,未来降本和推广应用潜力巨大。

直接小批量生产
对于高端定制化产品(如限量版耳机外壳、个性化游戏手柄)、按需生产的备件或生命周期短的配件,SLS无需模具的特性使其成为小批量最终部件生产的理想选择,尤其适合复杂结构件。

集成化功能结构
SLS的设计自由度使得在单一部件内集成散热结构(随形冷却流道)、减震吸能结构(晶格填充)、电磁屏蔽结构等成为可能,实现功能与结构的一体化设计,提升产品性能和可靠性。

自动化后处理提升效率
自动化的粉末清理、表面处理(如平滑、上色)解决方案将进一步提升SLS生产的效率和一致性,使其更接近规模化生产的标准。

拥抱可持续性
SLS尼龙粉末的高回收利用率(盈普等厂商的系统可达80%以上甚至更高)相比传统减材制造大幅减少材料浪费,符合消费电子行业日益增长的环保诉求。

在消费电子这个创新与速度至上的竞技场,SLS 3D打印技术正以其“无支撑自由设计、优异机械性能、高效批量处理”的独特优势,从幕后走向台前。它不仅仅是快速原型验证的利器,更日益成为实现复杂功能结构、加速产品上市、支持小批量定制化生产的敏捷制造引擎。以盈普三维为代表的技术推动者,持续深耕设备、材料和工艺,不断降低应用门槛,提升技术价值。

可以预见,随着技术的成熟与应用的深化,SLS将更深层次地融入消费电子产品的设计、研发与制造链条,成为驱动未来智能设备形态创新、性能突破和个性化满足的关键力量。消费电子产业的“快”基因,与SLS技术的“自由、强韧、高效”特质,注定将碰撞出更多改变我们生活的创新火花。

在8月26-28日举行的深圳Formnext展会上,盈普三维将携SLS 3D打印镂空键帽、鼠标、笔记本外壳、电动工具外壳等消费电子样件亮相深圳国际会展中心5号馆C61展位,诚邀您的莅临,一同探寻SLS 3D打印在消费电子原型验证、敏捷制造等领域的无限可能!


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