3D 打印进步让玩具研制更出彩

本刊记者 卢子铭

3D 打印进步让玩具研制更出彩

Progressing 3D Printing Gives A Drive in Toy Design

本刊记者 卢子铭

3D打印正式投入工业应用至今已有数年，为传统制造业研发新品提供了极大的便利。随着该项技术水平的提高，其在玩具业内的应用也不断增加。3D打印的优势在于其个性化定制，玩企借此能在研发阶段省去模具制作的成本，据记者了解，3D打印机已是不少玩企研发部门的必备硬件。现在的3D打印技术能够实现哪些功能？给玩具设计、制造和使用方式带来哪些创新？

3 D打印技术最新发展

3D打印技术发展至今，实际上已有30年，今天的3D打印技术和应用已渐成规模。目前主流的3D打印技术有几种：

1、FDM根据软件预设的坐标挤出热塑性塑料丝，自下而上逐层构建零件。它是唯一使用生产级别热塑性塑料的专业3D打印技术。

2、SLA须使用光敏树脂为材料，通过紫外光或者其他光源照射凝固成型，逐层固化，最终得到完整的产品。

3、DLP通过投影仪来逐层固化光敏聚合物液体，从而创建出3D打印对象。

4、SLS在计算机控制下按照截面轮廓对工作台上均匀铺上的原料粉末材料进行选择性烧结，经过激光束扫描后的粉末就烧结成一定厚度的实体片层，直至扫描完所有层面。

另外还包括金属打印，以及少数其他物料的打印设备。

据了解，最新的技术不以3D打印为单独操作，应用企业会把3D打印结合到自动化工作流程或机械工程生产系统，例如美国Stratasys 3D打印机开发公司最近与德国西门子合作研发的RC3D Demonstrator，以8轴机器人配上3D打印喷头，打破过往3D打印概念所使用的标淮逐层构建方式。最近在美国 TCT+RAPID展 出 的 Continuous Build 3D Demonstrator，亦展示出结合自动化和3D打印的流程，实现大规模定制之余又只需极少人工干涉，就能满足企业的生产需求。

工业用3D打印机

玩具业应用以主流技术为主

3D打印的出现，助企业快速开发迭代式的产品；实现传统制造模式无法完成的复杂原型设计；新产品设计无需外包，不必担心信息泄露。那么具体到我们的玩具业，目前应用3D打印的情况如何？对此，Stratasys公司代表认为：

“依我们所见，玩具行业的趋势目前还是走主流3D打印应用，玩具生产商利用工业级3D打印设备制作不同款式的玩具模型，为早期设计作概念评估，或中期设计不同种类的功能和安全测试。玩具企业按照想要测试产品不同功能时应用不同的材料或不同的机种，例如以FDM配合ABS或PC材料作锁扣和装配测试，另外也会利用最新的全彩设备制作彩色多材料原型，测试颜色和部件软硬度的比例和协调。一些新兴玩企也会利用比较轻巧或桌面3D打印机定制玩具，例如刻上名字或特别符号的摆设之类，这类型的公司规模未必比得上传统玩企，不过却带动另一门新兴的潮流和业务。”

据了解，Stratasys公司为了推动3D打印在玩具业中的应用，曾与不同的玩具制造协会举办跨行业应用研讨会和演讲，并与合作伙伴参展玩具展（如4月初便参加了第29届广州玩具展），向不同的企业介绍3D打印于行业目前的应用与趋势。

多种技术配合进行测试

Stratasys公司的代表介绍，目前他们的玩企合作伙伴会综合多种3D打印技术，为正在研发的新品进行综合测试。“以香港玩具制造商ToyState International Ltd.为例，他们利用塑料制作早期设计和功能性原型的模型进行性能测试。针对表面细节需要精细的概念模型和小型工具，该公司的设计团队会利用 PolyJet 打印机制作原型（PolyJet 3D 打印技术与喷墨打印方式类似，但它并非在纸张上喷射墨滴，而是将液态光敏树脂材料喷射到构建托盘上，并通过紫外光将其固化）。不过对于某些拥有薄壁的玩具及需要比较坚硬材料进行反复性能测试时 (例如无人机的框架)，设计团队就会利用 FDM设备，配合PC-ABS（工程塑料）打印出硬度和坚韧度相当的模型。

“另外亦有玩具企业利用全彩3D打印机制造彩色玩具，测试婴儿玩具的颜色对比，并混合材料作3D打印模拟玩具不同部分的肖氏硬度比较。”

3D打印玩具

3 D打印技术发展两大趋势

Stratasys公司相信，未来的3D打印技术发展会集中在材料拓展和设计软件配合两大方面。更多种类的材料如生物兼容材料（不会引起机体免疫系统攻击的生物体嵌入物质）和静电耗散材料（介于导体和绝缘材料之间的一类材料，有利于静电放电过程不损害需要保护的静电敏感元器件）等。而与3D打印技术搭配的软件也会提供从设计到生产的一站式服务，简化3D打印工作流程，兼容更多不同的档案格式等。