「非凡士3D打印案例」3D打印技術簡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，可以讓用戶根據(jù)個人喜好調(diào)整不同的體驗感，從四周有色光源照明到無線 Bluetooth® 音樂同步功能，再到加熱座椅?？评沼媱澯诮衲臧l(fā)布 Numi 2.0，它無需雙手操控，并且能提供個性化的清潔功能及卓越的節(jié)水性能。通過嵌入 Amazon Alexa，用戶還可以通過語音激活多種功能，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者滿意，但卻給設計師和工程師帶來了許多挑戰(zhàn)。智能馬桶的內(nèi)部設計極為復雜，馬桶擁有數(shù)十個嵌入式傳感器和 600 多個組件，設計上的微小變化可能導致整個項目的重大修改。在這款全球最智能的馬桶面世之前，設計師需要進行無數(shù)次迭代，有時需要在傳感器上做一些微調(diào)，有時需要修改整個方案以適應功能的調(diào)整。為了驗證概念，科勒曾將原型的 CNC 生產(chǎn)任務外包，但整個過程十分耗時，尤其是報價和談判，這一直是個大問題。設計團隊通常需要等待超過一個星期，這導致設計師很難進行及時的修改，從而推遲了上市的時間。作為行業(yè)的創(chuàng)新先驅(qū)，科勒當然不想讓消費者們苦苦等待（也不想留給競爭對手追趕的時間）。

在考慮如何能加快原型制作的過程中，科勒將其目光投向了3D打印——工業(yè) 4.0 時代的明星技術。作為上海研發(fā)中心負責新產(chǎn)品開發(fā)和測試EMC-Lab 經(jīng)理，林云志先生先后考慮了 SLS 和SLA 等多種技術。然而，由于團隊成員想要一個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)來應對挑戰(zhàn)：Stratasys F900和 Connex3 Objet 500。

從功能測試到零件生產(chǎn)科勒應用工程師陳玲女士將這兩套系統(tǒng)分別用于設計和原型制作階段，以滿足不同目的。在需要打印大型零件（如馬桶座圈）時，F(xiàn)900 尤為有用，因為它的打印尺寸大，并且可以打印制造級材料。陳女士用 ABS-M30（一種層粘合性強、拉伸性強、擁有抗沖擊和抗彎強度的材料）打印了許多零件，如風道和噴頭支架。對于對韌性要求較高的零件，如鎖扣等，她會使用 FDM Nylon 12 進行打印，其高抗疲勞性非常適合打印需要快速振動的組件。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。這大大簡化了驗證流程并減輕了她的工作負擔。

陳女士表示：“能在手中拿到實物就非常好，這樣就可以進行符合行業(yè)標準的不同功能測試，3D 打印技術帶給我們極大的自由度?！比绻褂脵C加工或銑削，當涉及到室體和腔體結(jié)構(gòu)時，制造商必須先將原型分成多個零件。相比之下，3D打印讓無需將原型分解成零件，就可生產(chǎn)完整的模型。過去需要一周時間才能完成的工作，現(xiàn)在不到三天就能完成。這樣一來，團隊就可以更加專注于改善設計，滿足客戶的需求。

在科勒團隊使用 F900 和堅韌材料制作功能性原型的同時，他們也使用 Connex3 系統(tǒng)進行更復雜的設計驗證。作為世界上第一臺多色彩和多材料 3D 打印機，該系統(tǒng)能將具有不同機械、光學或熱性能要求的零件放在同一托盤上，提供給科勒團隊更多的靈活性：生產(chǎn)出一件完整產(chǎn)品，打印后無需組裝。在創(chuàng)建 CAD 文件之后，陳女士就可以將數(shù)字設計轉(zhuǎn)化為實際的概念模型。這些模型包含流暢的三色漸變、鮮艷的多色紋理、時尚的透明色或不透明的乳白色，它們與預期的最終產(chǎn)品完全相同。

陳女士對 Veroclear（一種用于透明丙烯酸模擬的透明 PolyJet 聚合物）打印的零件尤其滿意。VeroClear 的透明度和 Connex3 打印機的高精度相結(jié)合，使設計團隊可以輕易地將馬桶原型內(nèi)的水流可視化，以立即驗證概念原型并進行必要的更改。陳女士還表示，GrabCAD 軟件的界面對用戶非常友好，它可以自動展現(xiàn)最佳的布局?！艾F(xiàn)在，我無法想象如果沒有 3D 打印機，我的工作會是什么樣子，”她欣喜地說道，“現(xiàn)在，我可以在設計過程中更加專注，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，他對此感到非常滿意。在引進這兩個系統(tǒng)之后，他的實驗室也嘗試了一些新的想法，例如使用打印的零件來測試模具和水溫。當設備損壞時，工程師可以自己打印螺紋接頭來替換損壞的零件。經(jīng)過短短的六個月，實驗室中的每個人都發(fā)現(xiàn) 3D 打印機的用途比他們想象中多很多。隨著 F900 和

Connex3 Objet500 在工廠里不停地運轉(zhuǎn)，林先生非常確信他們可以按時交付 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 打印的零件可以實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，并成為最終用途的零件。在購買 3D 打印機之前，我無法想象工作可以如此便捷?，F(xiàn)在，我可以專注于設計流程，更加出色地完成工作?！标惲湛评諔霉こ處熡捎谑褂昧?PolyJet 透明材料，科勒工程師可以看見原型部件中的水流。