設(shè)計(jì)個(gè)小玩意如何小批量做出來(lái)是設(shè)計(jì)之初就要考慮的問(wèn)題。有一些偏手工藝方向的制作，比如手工雕刻，滴膠，硅膠翻模之類的，優(yōu)點(diǎn)是成本低，靈活性高，缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，產(chǎn)出不穩(wěn)定，相對(duì)的成品價(jià)格也會(huì)很高，如果銷量好的話后續(xù)生產(chǎn)也會(huì)跟不上。偏機(jī)器生產(chǎn)方向的常見(jiàn)的比如CNC、注塑之類的，最大的一個(gè)問(wèn)題就是初始投入成本很高，打樣開(kāi)模還要有量，投入了可能成本都賺不回來(lái)。

但是！小批量也能用上機(jī)器生產(chǎn)！不用工業(yè)電，也不占地方，下可打樣，中可量產(chǎn)，上可外包，只需初期投入幾千，后續(xù)潛力無(wú)限！本篇討論一下我使用過(guò)的家用級(jí)機(jī)器。

3D打印

3D打印是一種增材制造工藝，采用逐層疊加的方法構(gòu)建出3D物體，無(wú)模具成本，設(shè)計(jì)好切片后就可以打印出來(lái)。3D打印機(jī)可以說(shuō)已經(jīng)很成熟了，家用級(jí)的目前主要有FDM和LCD光固化兩種類型的，價(jià)格在1-10k，一般小批量生產(chǎn)的話3-4k就能滿足需求了。FDM和LCD的適用場(chǎng)合也不一樣。

FDM 3D打印

熔融沉積成型 (FDM) 是消費(fèi)者群體中使用最廣泛的 3D 打印形式。FDM 3D打印機(jī)是把成卷的ABS或PLA等耗材通過(guò)加熱的噴嘴擠出更細(xì)更軟易粘合的長(zhǎng)絲，然后機(jī)器控制噴嘴運(yùn)動(dòng)把擠出來(lái)的細(xì)絲一圈圈一層層堆起來(lái)直至部件構(gòu)建完成。

優(yōu)點(diǎn)：方便快捷，即打即用，可根據(jù)用途使用不同的耗材，有PLA、PETG、ABS、PC、PET等，還有加入碳纖和玻纖的增強(qiáng)耗材，打出來(lái)的件結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定。顏色眾多，可多色打印。

缺點(diǎn)：有不可避免的工藝缺陷，比如層紋、Z縫等問(wèn)題，可通過(guò)減小層高、隱藏Z縫等方法減小影響。由于是一層一層疊上的，所以Z軸打印方向相較XY軸方向更易斷裂。使用FDM需要揚(yáng)長(zhǎng)避短，設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮好如何避免FDM的缺陷。

LCD 光固化

LCD光固化是光固化3D打印機(jī)里最便宜的一種，光固化顧名思義就是紫外線照射光敏樹(shù)脂使其固化，在這個(gè)基礎(chǔ)上加上精密的控制固化位置，然后一層一層疊起來(lái)成型。先把一個(gè)設(shè)計(jì)出來(lái)的3D物體按每0.05mm高度切一個(gè)橫截面圖像，實(shí)體部分為白色，無(wú)實(shí)體部分為黑色。LCD光固化通過(guò)LCD屏幕黑白的橫截面圖來(lái)控制紫外光源透射，在平臺(tái)上開(kāi)始以每0.05mm高度固化一層，逐層固化成型。

優(yōu)點(diǎn)：打印出來(lái)的物品精細(xì)易打磨，相比FDM層紋更小，適合手辦、外觀件。因?yàn)槭且粚訉映尚偷模栽谂可纤俣葧?huì)更快。還能打出透明件。

缺點(diǎn)：使用麻煩，光敏樹(shù)脂為微毒性液態(tài)樹(shù)脂，加入了各種溶劑，氣味大，使用時(shí)要盡量避免皮膚接觸，要在通風(fēng)環(huán)境中使用。打印完后要清洗并二次固化，相比FDM要更麻煩。樹(shù)脂材料沒(méi)有FDM穩(wěn)定，不適合做結(jié)構(gòu)件。淺色料易黃變，成品要盡量避免陽(yáng)光直射。

激光切割/亞克力堆疊

激光切割主要是用大功率CO2激光切割機(jī)切割亞克力、木板等板材，然后把切割好的板材和PCB板一層層堆疊起來(lái)，通過(guò)螺絲固定，也叫亞克力堆疊，在客制化鍵圈使用頻率較高。更高級(jí)美觀點(diǎn)的有亞克力榫卯結(jié)構(gòu)，在高度方向堆疊的基礎(chǔ)上加了四周的堆疊，可切割出各種圖案嵌在四周。功率60-100w、幅面為40*60cm的CO2激光切割機(jī)的價(jià)格在3k-2w不等，相對(duì)較好的機(jī)器價(jià)格為8k-1w。

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)門檻相對(duì)較低，只需要2D作圖即可設(shè)計(jì)。成本低，制作靈活，可即設(shè)計(jì)即切割拼裝，成本幾乎只有材料費(fèi)，批量制作效率高。最主要的是可以大量應(yīng)用美觀的亞克力透明件，做大型件比3D打印更快。

缺點(diǎn)：非定制的話只有特定厚度的板材，不同店不同批次厚度也不一樣，最好先找好板材再做設(shè)計(jì)。成品的整體性不如其他工藝，更像半成品。設(shè)計(jì)的時(shí)候要利用好亞克力堆疊透明的優(yōu)勢(shì)。

CNC加工

CNC是一種減材制造工藝，是用高速旋轉(zhuǎn)的刀具在塊狀材料上銑掉不要的部分，留下需要的形狀?？筛鶕?jù)產(chǎn)品的用途和需求使用不同的原料，從金屬、木料到塑料都可使用。不同的材料、不同的工序用的刀具也不一樣，不同的刀具能做的事也不一樣。CNC不像3D打印自動(dòng)切片一樣簡(jiǎn)單，需要自己選擇刀具然后編刀路，所以前期準(zhǔn)備占了很大一部分時(shí)間，這也是CNC打樣價(jià)格高的原因。CNC家用的一般是3軸CNC雕刻機(jī)，拿來(lái)做一般的塑料和鋁合金問(wèn)題也不大。CNC雕刻機(jī)價(jià)格在3k-2w不等，一般精度夠用的絲桿方軌3040幅面帶水冷主軸的CNC雕刻機(jī)價(jià)格在1w左右。

優(yōu)點(diǎn)：適用范圍廣，同時(shí)能干部分激光切割/雕刻機(jī)的活，能用金屬、木料、塑料等材料。加工精度高，效果好，成品質(zhì)量高，能做薄件。

缺點(diǎn)：起點(diǎn)較高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、刀具選用、加工刀路、加工參數(shù)、后處理等都需要一定經(jīng)驗(yàn)。要買不同的刀具，一般CNC雕刻機(jī)無(wú)自動(dòng)換刀，加工過(guò)程需要經(jīng)常換刀具。

桌面注塑機(jī)

桌面注塑機(jī)是近年來(lái)新興起的家用加工方式，適合小件物品的小批量生產(chǎn)。和工業(yè)注塑機(jī)一樣也需要模具，不過(guò)對(duì)模具的要求低一些，一般使用鋁合金模具。桌面注塑機(jī)可以使用各種顆粒料，不過(guò)鑒于注塑機(jī)性能、模具成本及氣味考慮，使用PP料能達(dá)到更好的效果。桌面注塑機(jī)有立式和臥式的，立式的無(wú)螺桿型2-3k就能買到，螺桿型6-8k適合色母注塑，桌面立式注塑機(jī)要手動(dòng)開(kāi)合模。臥式注塑機(jī)價(jià)格稍貴，一般是6k-2w，可以做到自動(dòng)脫模。

優(yōu)點(diǎn)：批量效率高，成品質(zhì)量穩(wěn)定結(jié)實(shí)，后期成本低。能通過(guò)加色母來(lái)做不同的顏色，成品整體性好。

缺點(diǎn)：需要模具，如果不會(huì)自己設(shè)計(jì)模具則需要外包，初期成本高。桌面注塑機(jī)沒(méi)有工業(yè)注塑機(jī)性能好，對(duì)物料和設(shè)計(jì)有限制，克數(shù)和射速低，適用的材料有限。設(shè)計(jì)建模時(shí)要根據(jù)手上的注塑機(jī)性能來(lái)調(diào)整。

總結(jié)

不同的產(chǎn)品適用不同的工藝，還是要根據(jù)產(chǎn)品的大小、產(chǎn)量、使用環(huán)境、價(jià)格定位來(lái)選用不同的制造工藝。下面根據(jù)不同的參數(shù)做個(gè)簡(jiǎn)單排名。

通用性：3D打印>亞克力堆疊>CNC>桌面注塑機(jī)

100個(gè)以下優(yōu)先級(jí)：3D打印>亞克力堆疊>CNC>桌面注塑機(jī)

100-1000個(gè)優(yōu)先級(jí)：亞克力堆疊>CNC>3D打印>桌面注塑機(jī)

1000個(gè)以上優(yōu)先級(jí)：桌面注塑機(jī)>亞克力堆疊>CNC>3D打印

成品高端性：CNC>桌面注塑機(jī)>3D打印>亞克力堆疊

大尺寸：亞克力堆疊>CNC>3D打印

以上排名僅供參考，通過(guò)設(shè)計(jì)可以發(fā)揮出不同工藝的優(yōu)點(diǎn)，也可通過(guò)組合不同的工藝做出突破。本篇只討論了我使用過(guò)的家用級(jí)機(jī)器能做到的制造工藝，實(shí)際加上外包制作等途徑會(huì)有更多選擇。相信后面會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的適合小批量的制造工藝！