任务八模型展示及样机制作

任务描述：

（1）根据产品的三维模型和渲染效果进行展示模型制作。

（2）使用ABS板材和喷漆方式制作模型。

（3）运用数字成型技术辅助模型制作。

 

任务分析：

在实践的基础上，探索模型外观、结构设计的合理性，制作模型是对学生三维形态把控能力、实践动手能力、结构拆分能力、安全意识以及思维严谨性的综合培训和考察。要求学生掌握一定的工具使用技能和生产技术知识，在本阶段的训练结束后，学生在后阶段的设计情景中，会更充分考虑概念设计与工程设计的协调关系，避免设计不合理导致的工艺实现困难和生产高成本等投产风险。

 

学习目标：

了解模型样机制作工艺、提升实践动手能力、三维形态创造能力，模具成型原理。掌握模型制作相关工具的使用方法及相关设备的技术支撑知识。形成科学严谨的实践态度，充分了解设计概念与设计施工之间的关系。

 

知识准备：

模型样机制作是产品设计的一个阶段，也是方案实物呈现的最后阶段，在产品设计过程中，属于方案表现阶段非常有具有实操性的一个知识点，本阶段将介绍模型制作需要的过程，实物模型制作的工艺，在实践过程中发现结构设计是否合理。

制作模型可以更好地的理清设计思路、表达设计思维或设计概念。模型实际是一种产品三维空间的表达形式，利用工具将产品以不同的工艺和手段制作出来。

本阶段需要掌握制作模型的一些工具使用方法及技巧，例如：烤箱、电锯、砂带机等电动工具，同时形成安全意识和安全措施。其他手工工具如：切削工具：美工刀、刻刀（P型刀）、手工锯、木工刻刀；量具：直尺、蛇形尺、三角板、 游标卡尺、圆规；打磨工具：刮刀、刮片、锉刀（平、圆、三角）、磨砂纸（600以上）；修整工具：毛刷子、防尘毛巾等的使用方法及技巧。

需要掌握模型的制作流程：分析和拆解模型模块——绘制各模块定位卡板线条——1:1出图——切割并制作中纤板阳模——烤制ABS板模进行热变形翻模（或利用数字成型）——产品表面打磨和补灰——组合模型——补灰和精细打磨——喷漆或贴图——调整完工。

 

任务实施：

实施步骤一：分析和拆解模型模块

本案例以“喜朋：酒瓶塞”文创产品为例，对产品进行模型设计与制作，本案例只完成产品外观模型制作，不涉及使用功能和内部结构。在制作模型前首先了解ABS模型制作原理，数字加工成型技术，再确认产品的模块划分和制作工艺选择。

（1）ABS模型制作原理：ABS是采用包裹式的附着成型法（热变形），将烤热后达到极佳柔韧性的ABS板附着于中纤板制作的阳模上，贴合表面后迅速脱离，就能得到同样曲面的产品外壳。特征：只有开口大于底部的时候才能脱模，且ABS板冷却变硬速度很快，弧度越大越利于脱膜。

                           

        图1-178开口大可脱模开口小不可脱模     图1-179连续弧度会导致模型不能完全贴合

（2）数字成型：CNC数控加工（数控是数字控制的简称,数控技术是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。）利用雕刻、镭射或模具，几乎可以完成所有形态制作；3D打印技术，多采用增材加工的技术，可采用镭射、堆积、烧结等方式，可以完成所有形态制作。常用的为ABS线性挤出堆砌成型，但表面不够平滑，有线条凹凸机理。

图1-1803D打印挤出成型放大机理

（3) 产品分模块方案。实施依据：根据ABS翻模技术和数字成型加工工艺，将本产品分为八个部分，可由ABS翻模、手工制作和3D打印共同完成。本案例以帽子部分为例，说明ABS制作工艺，以眼睛为例说明手工制作工艺，以身体为例说明3D打印工艺。后续步骤，只介绍帽子部分的ABS工艺。                        

图1-181产品模型分块实施图

实施步骤二：绘制相应卡板线条

(1)以直线从最顶尖区域分割帽子为两个部分（避免出现无法脱模或附着不贴合情况），并以采用的中纤板厚度15mm为一个单位再次分割底部区域，以便获取相应高度的截面线，制作定位卡板。

图1-182 将帽子分为两个模块                          图1-183卡板分割

 （2）分割侧面卡板线条及截面面卡板线条。

注意：因产品是圆柱形态，侧面卡板只需制作UV任意方向即可，考虑产品自身体量较小，忽略模型与ABS板之间的间歇，直接制作原物大小的卡板，后期所有尺寸外围扩大2毫米。

图1-184  侧面曲线卡板线条及卡板形状

图1-185  截面曲线卡板线条及卡板形状

实施步骤三：1:1出图

以截面卡板曲线为例（侧面卡板曲线采用同样方法），先选取要建立线条的曲面，选择菜单列“尺寸标注”，选择“建立2D图面”，将线条建立在视图中并按确定创建，线条将生成到TOP视图中。再选区线条存储为CAD格式。到打印店即可出1:1 图纸。

图1-186 选择要建立曲线的卡板                  图1-187建立2d图像

图1-188  生成卡板曲线

实施步骤四：选择厚度为15mm，质地疏松的中纤板，并使用截面卡板线条切割出相应板材，将切割的板材按中心点对齐，并使用白乳胶双面涂刷，交叉挤压到阻力较大后粘合，并利用虎钳固定于桌面或其他台面，待自然风干一晚后，利用砂带机进行打磨。

图1-189  中纤板阳模毛坯

实施步骤五：阳模打磨。利用砂带机、电锯、锉刀等工具进行打磨，一边打磨一边利用卡板比对，如打磨过度则需使用原子灰修补干燥后，继续打磨。（注意：打磨过程佩戴防尘口罩和眼镜，避免可能会绞入机器的坠掉物，如头发、衣服绳索、装饰品等；阳模打磨的越光滑，ABS外壳附着后越光滑）。

图1-190 粗打磨

图1-191  形状打磨

图1-192精细打磨至完全贴合卡板

实施步骤六：ABS模块外壳成型。

 选用2.0mm或1.5mm的ABS板，ABS板面积比对应的阳模表面积大一倍左右。先将烤箱预热半个小时，将温度控制在130-145之间，预热后，将ABS板放入烤箱，烤制20-30分钟，待ABS板几个边缘都卷翘后，可迅速拿出，附着于阳模上(可涂抹润滑粉剂），并迅速盖下最大截面卡板——加厚盖压板，成型后迅速抖动取出阳模，否则一旦成型ABS将收缩并贴紧模型，导致阳模难以取出。（盖压板空隙和阳模之间最好保证有ABS板1.3倍左右的空间，否则太窄不利于成型和脱膜，太宽会导致ABS外围起皱。）

图1-193 ABS翻模示意图

实施步骤七：ABS模块打磨刮灰

ABS外壳平滑程度直接决定产品外观质感和光泽，任何细小的凹凸都会影响产品外观，应选用优质汽车原子灰和固化剂，对ABS外壳精细修补和精细打磨，最后合并在一起，ABS打磨需要一个反复的过程，采用平面包裹打磨砂纸打磨，比用手包裹砂纸打磨有更佳效果。

图1-194 原子灰修补及打磨（图片来源于百度图片)

实施步骤八：粘合模型。

   可采用丙酮类产品进行ABS粘合，目前不可直接购买到丙酮，也可使用稀释的“ABS胶水”进行粘合，ABS胶水属于溶解性粘合剂，对人体表皮也有一定伤害，且为避免溶蚀产品表面，建议使用超细注射针管（使用时，需小心针扣，佩戴手套，用完即刻装回保护套），直接将胶水注入线接口。

图1-195 ABS胶水（图片来源于百度) 图1-196胶水注射器（图片来源于百度)    图1-197  粘合后的模型

实施步骤九：模型精修。

使用磨砂纸进行打磨。磨砂纸为600目及以上，最后采用2000目水磨砂纸进行打磨，直至表面手感光滑，且旋转观察时高光成形，可采用亚麻布、羊毛轮进行打磨后，再使用最细腻的棉轮抛光。

图1-198磨砂纸（图片来源于百度)         图1-199亚麻布轮（图片来源于百度)

图1-200羊毛轮（图片来源于百度图片)   图1-201棉布轮（图片来源于百度图片)

实施步骤十：喷漆上色。

   上色需遵循“先浅后深、先大后小、先整体再局部、层层喷涂”的原则，不能一次喷涂过后，会导致水泡或气泡，太厚会流淌损坏表面。喷漆时应该用尽量真空、干净、封闭、通风但大风的环境，避免碰撞、灰尘等影响。喷漆应距离产品30公分左右，匀速摇臂进行，大件产品可采用空气泵加压，小产品建议使用灌装喷漆。喷涂完的部分应待其完全干燥后，利用保鲜膜封装起来，颜色边缘使用绝缘胶带，技能密封隔离，还能分界出干净整洁的分界线。

图1-202喷漆（图片来源于百度图片网）