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2026-01-10 【3D列印】利用Formlabs 將製造業帶到美國
【3D列印】如何利用Formlabs 3D列印原型將製造業帶到美國
對於UbeCube這家致力於為各種環境和應用場景打造可折疊、可堆疊、模組化儲存系統的新創公司而言，成本效益和上市時間至關重要。
為了實現這些目標，他們不僅將大型功能原型製作轉移到公司內部，還將生產轉移到了美國。
從工作原型到生產工裝夾具，零件需要快速生產並滿足嚴苛的要求。
借助Formlabs Form 4L 立體光刻 (SLA) 3D 列印機，UbeCube 能夠快速 3D 列印所需的堅固耐用原型，以及用於自動化其美國新工廠的工裝夾具。
“我們目前正致力於將生產從海外轉移到位於密蘇裡州格蘭德維尤的自家工廠。隨著模具製造速度的提升，我們的原型製作變得更加重要。”
Isaiah Tarwater，工業設計師，UbeCube
將大幅面原型製作引進企業內部
工業設計師 Isaiah Tarwater 剛加入 UbeCube 時，公司內部的列印實驗室只有兩台低成本的樹脂 3D 列印機。
他後來引進了兩台 Bambu Lab P1S FDM 3D 列印機，但需要 SLA 列印的大型原型卻外包給了中國，或者為了縮短交貨時間，選擇在美國本地進行列印。
雖然海外列印比在美國外包 3D 列印成本更低，但交貨時間卻可能長達四倍。
Tarwater 意識到，如果公司內部擁有一台快速、可靠、大尺寸的 SLA 3D 列印機，將會帶來多麼巨大的影響。
"在我們拿到 Form 4L 之前，我們需要製作大型零件的原型，而且需要盡快拿到成品。有時候，這些零件批量運到美國需要一個月的時間，費用在 3000 到 4000 美元之間。如果在美國的印刷公司生產同樣的零件，成本更高，要 5000 到 6000 美元"Isaiah Tarwater說。
| 製作方式 |
原型製作成本（每批次） |
交貨時間 |
| 外包給中國 |
3,000–4,000 美元 |
約 1 個月 |
| 外包給美國 |
5,000–6,000 美元 |
7 天以上 |
| 內部製作（Form 4L） |
每件 15–70 美元* |
不到 1 天 |
* 實際成本依材料與零件尺寸而異
Tarwater 之前使用過 Form 系列 3D 列印機，因此選擇 Form 4L 是因為其建立體積、可靠性和Formlabs 材料庫。
“Formlabs樹脂印表機是迄今為止最穩定可靠、最不容易出故障的印表機。這種可靠性，以及無需排除故障，為我們節省了大量時間，簡直難以置信。”Isaiah Tarwater說。
FDM 3D 列印用於最初的幾個原型、組裝測試和手持式人體工學測試。
“一旦我們需要達到照片級品質的原型，或者能夠實際觀察拔模角度並進行可靠測量的原型，我們就會轉而使用 Form 4L。如果零件需要像注塑機生產出來的零件那樣發揮作用，我就會選擇 SLA。”Isaiah Tarwater說。
在 Form 4L 上進行原型製作時，黑色樹脂（一種通用樹脂）用於製作無需承受拉伸或扭轉力，但可能需要旋轉四分之一圈才能安裝的零件。
"在這個價位上，這很划算"Tarwater說。
另一種通用樹脂——透明樹脂——用於製作將要用聚碳酸酯製造的蓋子的視覺原型。
採用卡扣式設計，搭配堅韌的1500樹脂
功能原型製作採用Tough 1500 樹脂 。 UbeCube 的大多數模具都是無滑塊的兩片式模具。
這意味著他們專注於前後方向的成型性和卡扣配合。
因此，在原型上製作拔模斜度和卡扣配合的能力至關重要——同樣重要的是能夠一夜之間完成大型單件原型的製作。
“我們絕大多數產品都採用聚丙烯材質，而 Tough 1500 樹脂讓我們能夠真正模擬這種材質的特性。”Isaiah Tarwater說。
Tough 1500 樹脂是一種堅固、彈性好且延展性佳的材料，其性能可與聚丙烯媲美。
Tarwater 之前使用的是 Tough 1500 樹脂 V1 版本，但發現升級後的配方能夠承受反覆循環使用而不會出現應力痕跡或變形。
使用 Tough 1500 樹脂列印的原型能夠經受原型製作所需的反覆循環，並且外觀與最終的注塑成型產品一樣。
工具箱
UbeCube 的釣具盒原型尺寸約為 12.5 x 12.5 x 4 英寸，採用 Form 4L 印表機和 Tough 1500 樹脂製作而成。
釣具盒充分利用了 Form 4L 的整個列印體積（13.9 x 7.7 x 13.8 英寸，即 24.2 公升）——在 Form 4L 出現之前，公司內部根本無法進行原型製作。
使用 Tough 1500 樹脂列印意味著這是一個功能齊全的原型。
盒子的蓋子中間有個支撐點，可以撐住蓋子，然後再完全打開。
有了可用的原型，Tarwater 就能“在每次迭代中測試摩擦力和凸起程度。
哪怕只有四分之一毫米的差別，都可能導致蓋子無法完全打開，或者無法保持撐住的狀態。
利用3D列印夾具和工裝實現經濟高效的美國製造
這款釣具盒將是 UbeCube 首款完全在美國研發和生產的產品。
它將在 UbeCube 的新工廠採用注塑成型工藝製造——使用的夾具和工裝也是用 Form 4L 3D 列印的。
"我們沒有時間等待海外工廠完成一個模具的製作，需要九個月到一年的時間。我們需要盡快拿到模具。所以，如果這意味著能通過盡快將產品推向市場來節省成本，我們願意在初期投入更多精力”Isaiah Tarwater說。
UbeCube目前正致力於將生產製造轉移到美國，並在公司隔壁的工廠進行擴建。
勞動力是美國製造業中最昂貴的成本組成部分，因此UbeCube正在盡可能地自動化流程。
"如果我們僱用大量美國工人進行組裝和機器監控，從經濟角度來看並不划算——即使有關稅，我們也會繼續留在海外。我們之所以花了這麼長時間才實現完全在美國生產，其中一個主要原因就是我們採用的是高度自動化的生產流程。我們使用大量的對準夾具和氣動貼裝組件。借助 Rigid 4000 樹脂，我們能夠打印出可靠的組件"Isaiah Tarwater說。
實現這一自動化流程包括列印能夠承受數百次循環的夾具和工裝。
對於這些零件，Tarwater 使用Rigid 4000 樹脂，這是一種玻璃纖維增強樹脂，其剛度與 PEEK 和 PEKK 熱塑性塑料相似，並且具有極高的耐熱性和耐化學性。
加速前進
對於像 UbeCube 這樣敏捷的新創公司來說，盡快將產品推向市場至關重要。除了快速製作外觀逼真、功能齊全的原型外，Tarwater 還致力於為零件添加紋理，模擬注塑產品中使用的發泡劑的效果。
"能夠生產出外觀與最終產品完全一致的產品，而不是僅僅依靠 3D 列印原型，這一點非常重要"Tarwater 說。
有了外觀逼真的原型，就可以在產品交付之前拍照，從而縮短產品上市的時間。
使用 Form 4L 進行 3D 列印夾具和工裝也提高了 UbeCube 的速度，有助於其美國製造的自動化，同時節省勞動力成本和獲取工具所需的時間。
透過將 3D 列印技術引入公司內部，UbeCube 可以控制時間進度，提高成本節約，並最大限度地縮短產品上市時間。
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