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行業(yè)案例
CASE
行業(yè)/分類：其他手板模型加工
加工方式: 3D打印 使用材料: 樹脂
最小精度: 0.1mm 生產(chǎn)周期: 2~7天
產(chǎn)品尺寸: 12cm*8cm*5cm
后處理: 噴油
案例介紹
3D打印彩色小盒子手板模型融合外觀設(shè)計(jì)與功能實(shí)用性，可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化圖案、多色拼接及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的快速成型。以下是從創(chuàng)意設(shè)計(jì)到量產(chǎn)驗(yàn)證的完整技術(shù)路徑：
一、設(shè)計(jì)定位與結(jié)構(gòu)規(guī)劃
核心功能分類
裝飾性盒子：側(cè)重外觀美學(xué)，如鏤空花紋、漸變色彩、IP 形象雕刻；
功能性盒子：集成磁吸開合、密碼鎖、收納分隔等功能；
紀(jì)念性盒子：內(nèi)嵌照片、信物槽，或雕刻日期 / 文字紀(jì)念信息。
三維建模關(guān)鍵參數(shù)
尺寸控制：
常規(guī)尺寸：50×50×30mm 以內(nèi)，壁厚 1.5-2mm；
開合結(jié)構(gòu)：翻蓋式（鉸鏈直徑 2mm）、抽屜式（導(dǎo)軌公差 ±0.1mm）。
細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)：
鏤空?qǐng)D案：孔徑≥1.5mm，連接處寬度≥1mm；
紋理精度：雕刻深度 0.3-0.8mm，線條寬度≥0.5mm。
二、打印工藝與材料選型
| 工藝類型 | 材料 | 色彩實(shí)現(xiàn)方式 | 適合場(chǎng)景 | 成本參考 |
|---|---|---|---|---|
| 多材料 3D 打?。∕JF/J750） | 尼龍 12 / 光敏樹脂 | 內(nèi)置彩色顏料，一次成型 | 復(fù)雜多色圖案（如漸變） | 中（材料成本較高） |
| FDM（熔融沉積） | PLA/ABS + 彩色線材 | 后期噴漆 / 線材換色 | 低成本原型、單色盒子 | 低（線材成本≤5 元 / 件） |
| SLA（光固化） | 彩色光敏樹脂 | 預(yù)混色漿，精度高 | 透明 / 半透明彩色盒子 | 中（樹脂成本較高） |
| 硅膠復(fù)模 + 噴涂 | 聚氨酯（PU） | 手工分色噴涂 | 小批量多色生產(chǎn) | 低（單件成本≤8 元） |
材料特性優(yōu)化：
透明盒子：SLA 彩色透明樹脂（透光率≥70%），添加 0.1% 熒光顏料實(shí)現(xiàn)夜光效果；
耐磨盒子：MJF 打印尼龍 12，表面電鍍硬鉻（厚度 5μm），提升耐刮擦性。
三、切片參數(shù)與打印優(yōu)化
多色打印關(guān)鍵設(shè)置（以 Stratasys J750 為例）
色彩分布：
盒身主體：VeroColor 系列樹脂，RGB 色域覆蓋 90%；
圖案部分：TangoColor 柔性樹脂，實(shí)現(xiàn)硬軟色彩對(duì)比；
支撐策略：
鏤空部位使用水溶性支撐（PVA 材料），打印后浸泡去除；
鉸鏈結(jié)構(gòu)支撐密度提高至 30%，確?；顒?dòng)部位無(wú)變形。
FDM 工藝特殊處理
換色技巧：
分層換色：在切片軟件中設(shè)置高度觸發(fā)換色（如每 10 層更換線材）；
漸變換色：使用雙色擠出機(jī)（如 E3D Chimera），實(shí)現(xiàn)色彩平滑過渡。
結(jié)構(gòu)加固：
抽屜式盒子導(dǎo)軌處添加 2mm 厚加強(qiáng)筋，防止抽拉斷裂；
打印溫度：ABS 材料平臺(tái)加熱至 110℃，避免翹邊（翹曲量≤0.3mm）。
四、后處理與色彩工藝
表面精細(xì)化處理
去支撐與平滑：
多材料打印件：水溶性支撐浸泡 4 小時(shí)溶解，超聲波清洗表面殘留；
FDM 件：砂紙打磨（400 目→2000 目），去除層紋后噴涂底漆。
色彩強(qiáng)化工藝：
浸染染色：
樹脂盒子：丙酮 + 色精溶液（濃度 3-5%）浸泡 5 分鐘，實(shí)現(xiàn)均勻著色；
尼龍盒子：高溫染色（120℃，染料濃度 10%），色牢度≥4 級(jí)；
特殊效果：
金屬色：噴涂含鋁粉油漆（粒徑 10μm），配合清漆罩面；
珠光色：添加 0.5% 二氧化鈦珠光粉，實(shí)現(xiàn)珍珠質(zhì)感。
功能組件集成
磁吸開合：
盒蓋與主體嵌入直徑 3mm 釹鐵硼磁鐵，吸力≥1N，確保閉合緊密；
密碼鎖結(jié)構(gòu)：
3D 打印齒輪組（模數(shù) 0.5），旋轉(zhuǎn)密碼盤觸發(fā)鎖扣，解鎖力矩≤0.2N?m。
強(qiáng)度測(cè)試
承重測(cè)試：盒蓋加載 500g 砝碼，變形量≤0.5mm；
開合壽命：翻蓋式盒子測(cè)試 1000 次開合，鉸鏈無(wú)斷裂（安全系數(shù)≥2）。
五、設(shè)計(jì)避坑與量產(chǎn)方案
結(jié)構(gòu)禁忌
鉸鏈寬度≥3mm，厚度≥1.5mm，避免頻繁開合斷裂；
鏤空?qǐng)D案與主體連接處寬度≥2mm，防止打印時(shí)脫落。
小批量生產(chǎn)方案
硅膠復(fù)模（50-200 件）：
3D 打印母模表面涂脫模劑，制作分片硅膠模具；
灌注彩色 PU 樹脂（邵氏硬度 60A），成本較 3D 打印降低 60%；
手工分色涂裝效率：10 件 / 人 / 天，單件成本≤15 元。
注塑成型（1000 + 件）：
3D 打印母模制作鋁合金模具，周期 4 周，量產(chǎn)成本攤薄至 8 元 / 件。
模塊化設(shè)計(jì)
盒子主體與裝飾面板分離：面板可更換不同圖案（如節(jié)日主題），降低模具成本；
預(yù)留螺紋孔（M2），便于加裝金屬銘牌或?qū)毷b飾。
六、應(yīng)用場(chǎng)景與創(chuàng)新案例
文創(chuàng)禮品盒：
SLA 打印半透明彩色樹脂盒子，內(nèi)部嵌入干花與 LED 燈帶，盒蓋雕刻詩(shī)詞鏤空，作為非遺文化禮品；
表面處理：?jiǎn)」馇迤?+ 燙金工藝，提升質(zhì)感。
智能收納盒：
MJF 打印尼龍盒子，內(nèi)置 NFC 芯片，手機(jī)觸碰顯示物品收納清單；
盒蓋集成壓力傳感器，開蓋自動(dòng)點(diǎn)亮內(nèi)部照明（續(xù)航≥30 天）。
兒童益智盒：
FDM 打印多色 PLA 盒子，表面雕刻數(shù)字 / 字母拼圖，盒內(nèi)分隔區(qū)隱藏小玩具；
材料通過 EN71 認(rèn)證，邊角倒圓角（R≥2mm）。
七、安全與合規(guī)
兒童用盒子：
可拆卸部件拉力≥90N，避免誤吞；
顏料重金屬含量：鉛≤90ppm，鎘≤75ppm（符合 ASTM F963）。
食品接觸盒子：
材料選用 FDA 認(rèn)證的 PP 或 PEEK，表面涂層通過遷移測(cè)試。
通過多材料 3D 打印與精細(xì)后處理，彩色小盒子手板模型可實(shí)現(xiàn)從創(chuàng)意設(shè)計(jì)到市場(chǎng)化的高效轉(zhuǎn)化，尤其適合電商定制、IP 衍生品等小批量多品種場(chǎng)景，相比傳統(tǒng)工藝節(jié)省 50% 的打樣周期。
