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如何利用3D打印来进行大量生产

2014-3-13 14:49| 查看: 44836| 评论: 0|来自: 中国3d打印网

摘要: 日本的Danny Choo的一个重要的业务是制作动漫人物手办,他创造的未永未来这个动漫人物已经在日本、东南亚甚至欧美取得了巨大的成功。下面这篇文章是Danny Choo自己写的,详细介绍了如何把电脑中的动漫人物进行3D打印 ...

日本的Danny Choo的一个重要的业务是制作动漫人物手办,他创造的未永未来这个动漫人物已经在日本、东南亚甚至欧美取得了巨大的成功。


下面这篇文章是Danny Choo自己写的,详细介绍了如何把电脑中的动漫人物进行3D打印,制作原型,最后进行蜡模的制作之后最后进行批量生产。这篇文章是繁体的,引自Danny Choo的自媒体Cuture Japan。

原文标题为:

如何大量生產自己的產品


在今年初的二月份,我和你們分享了自己使用3D技術來製作末永未來娃娃的心得。我後來想想,若能趁機學習如何大量生產軟質乙烯樹脂(soft vinyl)娃娃,那會是多棒的事情。於是我就花了很多時間詢問谷歌Sensei,現在來和大家分享我所找到的資料!

我重新印製了娃娃的3D模型,通過這些模型的矽膠模具再複製各種蠟模型,最後再將蠟制模型電鑄,製成銅模具 —— 這些銅模具就能用來大量生產我的未來娃娃了 ^o^。

在這篇文章裡,我將和你們分享我在這次的製作中所學習到的所有知識,希望你們也能善用這些知識來生產你們開發的產品。


在我們開始之前,先來看看未來娃娃。我覺得成品還不錯 ^o^。


我認為娃娃最重要的部件就是臉了,其次就是在保證可動性的同時塑造出性感的身材曲綫。


我將oppai設計成可以遮蓋胸口和身體之間鏈接的縫隙,這樣一來若穿上比基尼也不會顯得奇怪。這種接合方式也能使娃娃擺出各種姿勢。


後面的樣子。好嬌俏的屁屁 ^o^。


為了讓她能夠坐下來,身體軀幹底部的曲綫就稍微犧牲了一下。


先讓我們來回顧一下娃娃的設計過程。我們以3D技術製作整個娃娃。若以手工雕刻需要耗時一年左右,而且如果需要做出改動,那簡直就是噩夢。

我們用來製作身體部份的軟件是ZBrush —— 一般用來製作電影、遊戲和動畫。非常好用,可以製作出曲綫玲瓏的娃娃身體。

以下是電影《創:光速戰記》以及《阿凡達》中ZBrush的技術使用示範。


之後再將數據導入3D Max做調整,確保整個身體可動。


正在使用Netfabb整理數據準備打印。我們散件都必須依據打印機的性能做出調整。


我們使用了Envisiontec Ultra來打印這些部件。以下視頻會詳細為你介紹這種技術。

下一步就是將打印出來的3D模型拿去製作成矽膠模具,然後用這些矽膠模具再複製出各種蠟制模型。之前打印的3D模型便成為了娃娃的原型(Genkei)[原型]。

請確保你打印的3D模型比最終成品大約6% —— 這是因為在製作蠟制模型和銅模具的過程中會出現收縮現象。若你的3D模型在開始沒有調整大一些,那你的成品可能會比你預期中小上6%左右。

這也是我認為用3D技術來製作比手工雕刻好的其中一個原因 —— 你可以直接打印出來看看實際大小 —— 然後再使用軟件放大6%,製作模具。
若是純手工雕刻,這樣做就變得很不切實際。

當然你也能重新雕刻你的原型,但這將會消耗很多時間 —— 和金錢。


這次也學習到我們的3D模型應該直接以最終成品為參照 —— 我們在設計的時候應該謹記這些模型將會被用於製成銅模具。

你們看圖中的眼窩已經填上了臘 —— 當初我們就應該直接修改我們的3D數據。但通過這次經驗,我們就知道下次要打印3D模型之前得先確保眼窩被填上了。


黑色的部份是一個噴管(日本叫“Yuguchi” [湯口]),用來注入軟膠的。這個噴管必須以某個角度安插,否則倒進模具內的軟膠會產生氣泡(Kihou [気泡]),使軟膠表面留下顆粒。

若我們知道正確的安插角度,這一步其實可以在設計3D模型的時候完成。


打印好3D原型之後 —— 我們就開始製作矽膠模具 —— 將矽膠倒入一個裝有3D原型的容器裡。等矽膠凝固之後,我們便把矽膠切開,取出3D原型。


Oppai(胸部)的矽膠模具。


把切開的模具綁到一起,然後倒入熱蠟。


等蠟凝固之後,我們就將其取出。但這時候的蠟模型表面還是非常粗糙的,所以我們還得進行打磨處理。

每個矽膠模具可以複製大約5份蠟模型,之後質量就是會開始下降。市面上所有的樹脂娃娃都是以矽膠模具製作的 —— 小量生產還可以,但大量生產就不行。


Oppai經過打磨過後變得十分光滑,接下來就可以用於製作銅模具了。這裡又學習到了一樣東西 —— 當初在設計原型的時候應該將噴管要插在哪裡納入考量因素。這次我只好在oppai的下方開刀插入噴管,這個過程耗費了很多時間。

我下次會重新設計并印製oppai的部件,讓我可以輕鬆除去多餘的軟膠。儘管要重做,但我不認為這是浪費錢 —— 這種經驗必須靠我自己去體驗才能獲取。
請記住 —— 人生中沒有所謂的失敗 —— 有的只是一次次的學習。害怕失敗就等於害怕學習。 


這就是用來注入軟膠的噴管。若你還是對製作過程感到無頭緒,不妨繼續閱讀,看看接下來的照片。那可能會讓你更清楚我在說什麽。

當我第一次嘗試製作娃娃的時候,我也和你們一樣無頭緒,但我在親自動手製作過後,我對這些步驟已經感到相當熟悉了。現在我所以學習到的這些知識不僅能運用在製作娃娃上,也能運用在不同的地方上。 


這是通過3D原型複製出的蠟模型。我所學習到的另一點就是,原來蠟會收縮和伸展。若你在製作長形部件,蠟模型就會拉長一些。這個臉可能也被拉長了,但我還是得等到噴上上色護膜後才能下結論 —— 文章的結尾會談到護膜。

現在我們複製了這些3D原型,也將噴管安插好了,接下來我們就要進行電鑄 “Denchu” [電鋳]。

在電鑄的過程中,這些蠟模型會被稱作心軸。你們留意一下噴管的位置 —— 到時這些地方將會被套上銅絲。這些心軸將會被噴上一層石墨來加強導電度。等石墨幹了之後,這些模型就會被浸泡在電解液裡頭。而銅便會開始慢慢沈積在心軸的表面。

這就是為什么我們得確保蠟模型沒有任何划痕或損傷,否則最終製成的銅模具就會顯現出這些不必要的划痕 —— 那也就是說最終的軟膠成品也會有這些划痕。


等到銅沉積至一定的厚度,這些蠟模型便會成為我們的銅模具。裡頭的蠟已經熔化了的蠟就會被倒掉。這些銅模具會被熔接到一個金屬框上,準備投入大量生產。

這些銅模具一般可以製作大約10,000份軟膠製品,之後質量就是逐漸下降。我們每製作一個軟膠製品,模具上的原子就會減少一些。

我很想和你們分享電鑄過程的照片,但是我找的那家工廠因為有專有程序,不讓我拍照 ><。


這是身體軀幹的銅模具。這些銅模具在日本被成為“Kanagata” [金型]。


電鑄過程真的是一門學問,若要認真寫起來估計可以寫一本書了,但我寧願將那時間用於製作娃娃 ^^;。


這是銅模具的頂部。軟膠會從這裡倒入,而那個託盤會接住任何多餘的軟膠。


這是僅次於頭,娃娃最重要的部件了 ^^;。這樣看或許並不美觀,但是所有用來製作軟膠部件的銅模具都是長這個樣子的 —— 有收看《Culture Japan》的朋友應該會記得第一季節目中的其中一集,我們一起去到了Obitsu工廠,裡頭也有很多類似的模具。


這是娃娃的頭頂。娃娃需要一個可拆卸的頭頂以便更換裡頭的眼睛。


一個模具可以同時製作多個部件 —— 這不僅省事,還省錢 —— 但共用一個模具的部件必須是相同厚度的。比如頭部和oppai就不能使用同一個模具,因為兩者的厚度和軟硬度都不同。


可愛的小腳丫 ^o^。



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