FINIS 如何使用 100% 矽膠 3D 列印製作泳鏡原型

▲FINIS, Inc. 專注於游泳和水上運動裝備的開發，包括 Smart Goggle Max 智慧泳鏡等尖端設備。

FINIS, Inc.以開發尖端產品而聞名，這些產品因其卓越的品質和性能而贏得了各種技能水平的游泳運動員的信任。該公司總部位於美國加利福尼亞州，致力於不斷改進其創新產品，並密切關注游泳運動員和教練不斷變化的需求。

David Beittel 是 FINIS 的資深設計師，負責管理產品開發團隊。他與他的團隊一起開始使用長絲 3D 列印進行快速原型製作，但很快就意識到需要更細節和各向同性的零件。雖然他們在開發過程中仍然使用絲材列印，但他們轉而使用 Formlabs Form 3+ 雷射光固化 (SLA) 3D 列印機來製作類似生產的原型，並對「驚人的材料選項」印象深刻。儘管如此，由於他們的主要產品線包括蛙鞋、護目鏡和訓練裝備，他們唯一缺少的是耐用的純矽膠來製造接近最終生產材料的零件。 

在過去，他們通常在模具中鑄造矽膠零件，這是勞力密集型且交貨時間長。現在，他們配備了 Form 3+ 樹脂 3D 列印機和新型矽膠樹脂，這是首款可用於製造柔軟、柔韌且耐用部件的100% 有機矽樹脂，這使他們能夠快速進行調整併在一夜之間列印功能原型。

「製作這個工具需要一個月左右的時間。使用矽膠樹脂我可以想出一個不同的想法，進行修改，然後連夜列印出來。第二天我可以進來，將它取下，清理乾淨，然後立即在游泳池裡嘗試。因此，以前需要幾週時間才能完成的事情，現在只需幾個小時就能完成，我認為這是真正的優勢。」－David Beittel，FINIS, Inc. 資深設計師

當團隊在水中進行內部測試時，他們強調了該材料卓越的水密性及其無與倫比的回彈力，遠優於類矽 3D 列印材料。產品開發團隊對矽膠樹脂的彈性使其非常接近最終生產材料的特性感到非常興奮，這使其成為改進產品設計和確保開發過程各個階段最佳性能的寶貴工具。

墊片原型製作：使用矽膠樹脂的新方法

通常，為了批量生產矽膠零件，團隊會選擇射出成型或壓縮成型。這些傳統方法涉及昂貴的鋼製工具和漫長的交貨時間，通常需要數月的時間。因此，他們通常在產品開發過程中外包用於測試原型和預生產零件的聚氨酯鑄件。儘管這種方法在生產數十個零件時很受歡迎，但它仍然需要兩到三週的交貨時間，限制了原型設計和快速設計迭代的可能性。 

為了克服這項挑戰，他們將 3D 列印整合到開發週期中，使他們能夠在使用快速工具進行使用者測試之前完善設計並進行內部測試。因此，他們現在可以經歷多次「設計、測試和修改」週期來開發更好的產品。

在開發最新的智慧護目鏡時，FINIS, Inc. 的團隊在製作新墊圈原型時遇到了問題。用於計算圈數、划水頻率和分段時間的小模組適合安裝在護目鏡中，需要輕鬆開啟和關閉。因此，面臨的挑戰是開發一種具有整合按鈕的墊圈，該墊圈可以與模組上的按鈕對齊，同時仍然防水。

▲由於整合了按鈕，新型智慧護目鏡具有複雜的幾何形狀。

在開始聚氨酯鑄造進行 Beta 測試之前，團隊需要迭代設計，「按鈕的設計很棘手，而且原型製作具有挑戰性」，Beittel 說。從歷史上看，團隊會使用柔性 樹脂進行 3D 列印來開發這種新型墊圈的原型。然而，類矽膠3D列印材料沒有足夠的彈簧，不能像真正的矽膠那樣回彈。儘管柔性樹脂對於初始原型效果良好，但他們需要一種接近最終有機矽生產材料的材料。「對於墊圈，我們需要一種帶有彈簧的快速原型材料。其他材料會彎曲和彎曲，但它們不會像矽膠那樣反彈。」

生產泳鏡墊圈原型

當 Beittel 和他的團隊獲得矽膠樹脂後，原型變得越來越好。新材料的回彈性明顯更好，並且非常接近生產材料。他們使用印有矽膠樹脂的墊圈進行內部測試，團隊對它在眼睛周圍的密封性以及材料的防水性感到驚訝。Beittel 表示，「這是一個很好的最終驗證，我實際上可以用生產工具替換它來進行第一次拍攝，而且非常具有可比性。」

▲團隊使用印有矽膠樹脂的墊圈進行內部測試，他們對它在眼睛周圍的密封效果感到驚訝。

「我放入了由矽膠樹脂製成的新墊圈，在裡面游泳了幾週，給我留下了深刻的印象。它比生產材料要軟一些，但它在我的眼睛周圍密封得很好。我沒有發現任何洩漏，並且很驚訝它在鏡頭和按鈕周圍密封，沒有額外的膠水。」－David Beittel，FINIS, Inc. 資深設計師

靈活快速：使用 SLA 3D 列印機開發游泳裝備

FINIS, Inc. 最受歡迎的產品之一是水下骨傳導 MP3 播放器。受到許多人的喜愛，團隊開始探索一種新的體積更小的「耳掛式」版本。他們遇到的一個挑戰是，當游泳者進行推牆或翻轉等劇烈運動時，耳機會出現輕微的不穩定。作為回應，Beittel 和他的團隊試圖透過開發一種小型矽膠附加裝置來改進這一點，該附加裝置可以牢固地固定在耳機上，使護目鏡帶能夠穿過它並賦予其額外的穩定性。

▲該團隊開發了一種小型矽膠附加裝置來固定耳機並賦予其額外的穩定性。

產品開發團隊測試了各種 3D 列印版本以確保其正確。「我們做了一些小調整，看看哪一款最適合用戶佩戴，哪一款在泳池中效果很好，」Beittel 說。此前，他們使用 Formlabs 材料庫中的類似矽膠材料，但發現它們不具備必要的彎曲度來穿過孔並保持與耳機的緊密貼合，同時它們也更容易撕裂。 

矽膠樹脂的彈性和耐用性極大地改善了原型製作工藝，有效解決了這些挑戰。Beittel 補充說，對他來說，材料的外觀、感覺和行為非常重要，看看它是否足夠接近生產材料。他很欣賞這種材料不需要固定，並且在重複使用後仍能保持其形狀。

「它的感覺和行為確實像是一種生產材料。我喜歡它有一點彈性，反彈更好，而且不需要固定。我認為它與我們使用的一些生產材料非常接近，並且絕對足夠接近，可以在開發過程中使用。」－David Beittel，FINIS, Inc. 資深設計師

如果沒有 3D 列印，他們會選擇使用小型工具進行射出成型，並在需要時修改模具。但這會大大減慢流程，每次迭代至少需要一個月的準備時間。Beittel 強調，矽膠樹脂讓他們能夠快速完成開發週期、快速做出決策、快速生產零件並及時進行測試。 

這樣，團隊就可以縮小模型範圍，並確保它們在訂購最終生產工具之前正常運作。「一旦你使用工具，你就會受到限制。您可以進行一些更改，但它們往往既耗時又昂貴，而且往往會降低工具的品質。」

另一種重度依賴矽膠樹脂彈性的應用是美人魚尾腳蹼，近年來迅速聲名大噪。正如Beittel所說，隨著越來越多的人加入「美人魚世界」，對於游泳裝備公司來​​說，能夠順應潮流並適應現在與美人魚一起游泳的人魚較大的腳尺寸至關重要。該團隊希望在批量生產該產品的多個版本之前測試市場。為此，產品開發團隊提出了一種帶有延長件，可以將其添加到腳袋中以適應所有類型的腳。

▲產品開發團隊開發了一款可適應所有尺寸的錶帶延長件。

與先前的案例一樣，該團隊在使用矽膠樹脂之前首先測試了其他柔性材料，毫無爭議，這種新材料獨樹一幟。柔性樹脂和彈性樹脂雖然非常適合初始原型製作和設計迭代，但缺乏承受反覆拉力和應變的能力，經常導致測試過程中撕裂，而矽膠樹脂的彈性仍然無與倫比。

擁抱游泳裝備的未來

「在這個價位上擁有一台 SLA 列印機真是太棒了。我從沒想過我能做到這一點，」Beittel說。

將矽膠樹脂引入工作流程使 FINIS 的產品開發團隊能夠加快原型製作階段。Beittel 很高興看到這種新材料由於其卓越的機械性能，非常適合功能原型以及護目鏡和各種其他橡膠部件上的墊圈的內部測試。