物理模型（實(shí)體模型）

通過材料（如金屬、塑料、木材等）手工或機(jī)械加工制作的實(shí)體模型，直觀展示設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)、尺寸比例。

應(yīng)用場(chǎng)景：產(chǎn)品原型展示、工業(yè)設(shè)計(jì)驗(yàn)證、展覽展會(huì)等。

特點(diǎn)：可觸摸、立體感強(qiáng)，但制作成本較高，修改難度大。

工業(yè)設(shè)備模型的核心作用

輔助設(shè)計(jì)研發(fā)

通過數(shù)字模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化（如輕量化設(shè)計(jì)）、運(yùn)動(dòng)仿真（如齒輪嚙合分析），減少物理原型試錯(cuò)成本。

案例：汽車制造中，利用 CAE 模型模擬車身碰撞過程，提前發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)。

教學(xué)與培訓(xùn)

物理模型或虛擬仿真系統(tǒng)（如 3D 交互式培訓(xùn)軟件）可幫助操作人員熟悉設(shè)備原理和操作流程，降低實(shí)操風(fēng)險(xiǎn)。

案例：核電站利用 1:1 比例的模擬控制臺(tái)培訓(xùn)操作員應(yīng)對(duì)緊急工況。

展示與溝通

在投標(biāo)、展會(huì)或客戶參觀時(shí)，模型可直觀呈現(xiàn)設(shè)備性能，增強(qiáng)溝通效率。

案例：工程機(jī)械廠商通過動(dòng)態(tài)數(shù)字模型演示挖掘機(jī)的作業(yè)流程，吸引客戶。

預(yù)測(cè)與維護(hù)

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和大數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生模型可實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，預(yù)測(cè)故障并優(yōu)化維護(hù)計(jì)劃。

案例：風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)字孿生模型通過傳感器數(shù)據(jù)模擬葉片磨損情況，提前預(yù)警更換需求。

仿真技術(shù)

運(yùn)動(dòng)仿真：驗(yàn)證機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)干涉和軌跡合理性（如機(jī)器人路徑規(guī)劃）。

熱力學(xué)仿真：分析設(shè)備散熱、能量損耗等問題（如電機(jī)溫升模擬）。

控制仿真：通過 PLC（可編程邏輯控制器）虛擬調(diào)試，驗(yàn)證自動(dòng)化程序的邏輯正確性。

工藝復(fù)雜度

簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)模型：

僅需基礎(chǔ)切割、拼接（如板材雕刻、3D 打印），無復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

成本占比：材料成本占 60%-70%，人工加工成本占 30%-40%。

復(fù)雜功能模型：

需實(shí)現(xiàn)可動(dòng)部件（如齒輪傳動(dòng)、閥門啟閉）、燈光演示、流體模擬等功能，涉及機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)、電子控制系統(tǒng)集成。

成本占比：材料成本占 30%-40%，設(shè)計(jì)與加工成本占 60%-70%。

案例：

一個(gè)帶動(dòng)態(tài)演示功能的工業(yè)機(jī)器人模型（含關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)、傳感器燈光反饋）成本可達(dá)5 萬 - 20 萬元。