内容为最近一年的个人硬件产品的结构设计的对比分析,作为DIY爱好者,必然会有不足之处,欢迎指正。
假设你 想自己制作一个桥梁模型送给朋友,手工制作一个当然很好,使用木头、或者捏一个土坯然后烧制、又或者直接使用车床加工。但是这需要一定的技艺,以及各种器具。
但是除了手工制作之外,你依然有很多种方式可以选择:
-
乐高搭建,你只需要知道乐高拼搭基础,设计出图纸后导出并购买零件(正版与非正版价格差距极大)。
-
3D打印,3D打印有多种不同的原理,材料可选类型也比较多,设计出模型之后切片打印即可。
-
激光切割,使用激光切割机切割亚克力板或者木板,之后拼搭。
简短对比 :
技术 | 乐高 | 3D打印(FDM) | 激光切割 |
---|---|---|---|
特点 | 模块化设计,易于组装和拆解 | 可以打印出复杂的三维结构 | 可以精确地切割出复杂的二维结构 |
结构强度 | 玩具级 | 工具级 | 工具级 |
设计难度 | 小时级 | 小时级 | 小时级 |
调试难度 | 儿童 | 中等 | 高 |
设备价格 | 无 | 千元级 | 千元级 |
材料价格 | 十元级 | 十元级 | 百元级 |
制作速度 | 小时级 | 小时级 | 分钟级 |
气味 | 无 | 有(根据材料不同,可能有塑料熔化的气味) | 有(切割过程可能产生烧焦的气味) |
噪音 | 无 | 有(打印过程可能会产生噪音) | 有(切割过程可能会产生噪音) |
优点总结 | 1. 适合所有年龄层,易于上手 2. 可重复使用,具有高度的灵活性 3. 无需特殊工具或设备 | 1. 可以制作出复杂的三维结构 2. 可以打印出 定制的零件,适合个性化设计 | 1. 可以精确地切割出复杂的二维结构 2. 结构稳固,适合制作承受重负的结构 |
缺点总结 | 1. 结构可能不够稳固,不适合制作大型或承受重负的结构 2. 设计和功能可能受到乐高模块种类和数量的限制 | 1. 打印速度较慢,大型结构可能需要很长时间 2. 需要一定的设计和操作技能,学习曲线较陡峭 | 1. 设备价格高昂,运行和维护成本也较高 2. 需要一定的设计和操作技能,学习曲线较陡峭 |
乐高类
优点
-
设计快速、简单,易于拆卸,非常适合快速验证创新想法。
-
乐高模型可以随时调整,拆解后的部件可再次使用,避免了材料的直接损耗。相比之下,3D打印和激光切割等技术一旦出现错误,调整难度较大,材料利用率相对较低。
缺点
-
乐高结构的强度有限,不适合承受较大的力,因此更适合轻量级的应用。
-
乐高零件种类有限,对复杂结构的设计造成一定限制。
-
乐高零件的精度也有限,主要的结构单位和半个单位,这意味着你的模型尺寸需要是0.5个单位长度的倍数。
学习心得
搜索一些搭建图纸,可以帮助你更好地理解乐高的设计原理和技巧。不用管书籍的语言是德语还是英语。
软件
乐高结构设计软件:https://studiohelp.bricklink.com/hc/en-us
优点:软件可以导出零件名称,一键跳转采购。
总结
乐高设计快,但是采购之后自己拼搭比较耗时,遇到问题时可以先思考我之前有没有见过类似的图纸,没有见过而且比较复杂的话,一般选择3D打印。
3D打印
3D打印是个人制造的一种重要方式,它可以将数字模型转化为实体物体,广泛应用于工业设计、医疗、教育等领域。
3D打印分为多种技术,常见的有FDM(熔融沉积成型)、SLA(光固化成型)、SLS(激光烧结成型)等。其中FDM是最常见的3D打印技术,也是我使用的技术。
在3D打印过程中,材料的选择对打印效果和性能有重要影响。我使用的是创想三维K1C,相比同价位拓竹优势一些,下面是它支持的材料及其特点。
-
ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物):ABS是一种常用的热塑性塑料,具有强度高、耐热性好、易加工等特点,适用于一般性的3D打印项目。
-
PLA(聚乳酸):PLA是一种生物降解塑料,通常采用玉米等植物原料制成,具有环保、易于打印、无毒等特点,适用于一般性的3D打印项目。
-
PETC(PETG,改性聚对苯二甲酸乙二醇酯):PETC是一种耐热、透明度高的塑料,具有良好的耐化学性和强度,适用于需要透明或耐热性能的打印项目。
-
PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯):PET是一种透明度高、耐热性好的塑料,常用于食品包装等领域,适用于需要透明性能的打印项目。
-
TPU(热塑性聚氨酯):TPU具有弹性好、耐磨性强的特点,通常用于制作柔软的零件或弹性组件。
-
PAASA(聚酰胺酸酯):PAASA是一种工程塑料,具有优异的耐热性和机械性能,适用于要求高强度和耐热性的打印项目。
-
PC(聚碳酸酯):PC具有优异的抗冲击性和透明度,常用于制作耐用的零件或透明的构件。
-
PLA-CF(碳纤维增强聚乳酸):PLA-CF是碳纤维增强的聚乳酸材料,具有更高的强度和刚性,适用于要求更高机械性能的打印项目。
-
PA-CF(碳纤维增强聚酰胺):PA-CF是碳纤维增强的聚酰胺材料,具有更高的强度和耐热性,适用于要求更高机械性能的打印项目。
-
PET-CF(碳纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯):PET-CF是碳纤维增强的PET材料,具有更高的强度和刚性,适用于要求更高机械性能的打印项目。
建模软件
建模软件是3D打印的基础,可选的非常多,譬如3D one
、Tinkercad
和Fusion 360
。
模型可以从0开始建,也在别人的基础上修改。
成品模型库: