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:
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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)。
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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。
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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 |
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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
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设计快速、简单,易于拆卸,非常适合快速验证创新想法。
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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
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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。
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乐高零件种类有限,对复杂结构的设计造成一定限制。
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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。一张 A4 纸的大小大约是 210mm×297mm,可以在此基础上选购合适的成型尺寸。
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。
3D 打印目前主要有:
- 定制手办方向
需要深入的学习建模软件
学习调色与上色
目前桌面级打印机难以直接获得彩色精美手办。大多是光固化再上色或彩色 FDM 打印后打磨。
设备需要常维护:使用洗涤器清洗底板、挪动后重新调平。便宜的设备往往打印慢的同时需要调试:层纹错位、堵头、首层不平、拉丝翘边、悬空下垂等问题。
- 工业设计
简单的学习建模软件
深入学习螺丝螺母磁铁钢针等材料的嵌入