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量產前的最後一哩路:3D列印 vs. CNC vs. 矽膠模具該怎麼選?小批量樣品的工藝效果與單件成本分析比較

量產前的最後一哩路:3D列印 vs. CNC vs. 矽膠模具該怎麼選?小批量樣品的工藝效果與單件成本分析比較

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「當產品設計定案後,若樣品前期需求只有15至20件,該選擇什麼樣的製作方式?」無論新創公司與經驗豐富的品牌商常遇到的考量。通常,在進入正式量產前,以快速打樣 方式來進行少量生產,是符合經濟效益的策略。本文將從產品開發流程EVT工程驗證階段的視角,解析EVT階段,該如何權衡 3D 列印與 CNC 加工的應用與相關的成本。


EVT 工程驗證 (Engineering Verification Test)

檢視機構干涉與組裝公差

在EVT 前期階段,我們的首要任務是「機構驗證」。此時重點在於確認內部的 PCBA 電路板是否能順利安裝、電池倉的卡扣結構是否穩固、軸承以及各部件之間是否存在機構干涉。

  • 製程選擇:3D 列印 (SLA/FDM)

  • 優勢分析: 具備極高的時效性(Lead time 短)與低成本優勢,適合進行快速迭代設計 (Iterative Design)。

【Mr. Kidd 實務觀點】EVT 階段的資源配置:功能優先於美學

EVT 階段的核心指標是快速試錯。 我們常建議客戶在此階段應克制對外觀工藝的投入。過早追求表面處理(如烤漆、絲印)不僅消耗預算,更可能掩蓋了機構結構上的潛在缺陷。此時採用 3D 列印,雖然表面粗糙,但能強迫團隊聚焦於解決公差配合 (Tolerance Fit)機構干涉等核心工程問題,這才是此階段最高效的資源配置。


檢視高精度結構與外觀質感

在 EVT 後期階段,我們的任務是「功能與外觀驗證」。此時重點不再僅是確認組裝,而是確認產品在真實材料下的結構強度、散熱性能,以及外觀表面處理(如陽極、噴漆、電鍍)的最終質感,確保設計能滿足量產的品質標準。

  • 製程選擇:CNC加工

  • 優勢分析: 具備極高的尺寸精度(可達 ±0.05mm)與表面光潔度,能使用接近量產的真實材料(如鋁合金、工程塑膠),適合進行結構強度測試與高保真外觀模型 (Appearance Model) 製作。

【Mr. Kidd 實務觀點】量產前的「真實性」檢核

如果說 3D 列印是為了驗證「設計的可行性」,CNC 則是為了預演「量產後的精緻度」。在開模前的最後一哩路,CNC 是檢視「理想與現實落差」的關鍵。不同於 3D 列印的模擬材質,CNC 樣品能讓我們在真實材料上,檢視結構剛性、散熱效能以及嚴苛的組裝公差配合。這筆投資雖然單價較高,但能有效避免鋼模開發後才發現設計缺陷,省下昂貴的修模費用與時間成本。

     

    小批量試產:3D 列印與簡易模具 (Soft Tooling) 之間的「平衡點」

    若您的產品需求量落在 10~20 件區間,全數使用 CNC 加工成本過高,但又尚未準備好投入預算開發數百件起跳的簡易模具 (Soft Tooling),那麼矽膠複模會是此刻最具經濟效益的過渡選項。其原理是利用 CNC 製作精緻的原型作為母模,在真空狀態下注型 PU 樹脂。它解決了 3D 列印表面粗糙的問題,透過分攤母模費用,能以低於 CNC 的單價,快速複製出數十件外觀樣品。

    • 製程選擇:矽膠翻模
    • 優勢分析:成本優勢: 在 20-50 件的數量級距下,其總成本遠低於全 CNC 加工。
      材質模擬:能調配出模擬 ABS、PP 或橡膠 (TPE) 軟硬度的 PU 材料,特別適合需要「軟硬材質結合 (Overmolding)」「有色透明件」的設計案。

    【Mr. Kidd 實務觀點】外觀雖像,但「工藝體質」大不同

    矽膠翻模雖然能做出很像量產件的樣品,但受限於材料本質(PU 樹脂),它並非所有表面處理 (CMF) 都能勝任。在規劃試產時,請務必避開以下 PU 的「工藝死穴」:

    1. 高溫烤漆 (X):
      PU 的耐熱溫度較低,無法承受工業級烤漆的高溫烘烤製程。這導致翻模件通常只能使用低溫漆或自然乾,漆面硬度較軟,耐刮性遠不如 CNC 或正式產品

    2. 電鍍與真空蒸鍍 (X):
      PU 表面對金屬電鍍層的附著力極差,容易起泡或整片剝落。若您的設計強調金屬質感,建議改用 CNC 加工電鍍級ABS。

    3. 雷射雕刻 (X):
      PU 受熱容易碳化(燒焦),雷雕出來的字體邊緣會糊掉且顏色髒汙,無法呈現如塑膠或金屬般銳利的質感。

    簡單來說,矽膠翻模適合用來確認配色、透明度與橡膠手感,但若涉及上述高階工藝,還是建議回歸 CNC 製作。

    在「預算」與「品質」間取得最佳平衡

    真正的產品開發策略,不只是看懂製程,更要懂得評估「工藝的必要性」,我們也會協助把控:不讓客戶花無謂的預算去追求過剩的規格,但也絕不因節省成本而犧牲驗證的準確度。替客戶把每一分錢花在刀口上。

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