物理模型（实体模型）

通过材料（如金属、塑料、木材等）手工或机械加工制作的实体模型，直观展示设备的外观结构、尺寸比例。

应用场景：产品原型展示、工业设计验证、展览展会等。

特点：可触摸、立体感强，但制作成本较高，修改难度大。

工业设备模型的核心作用

辅助设计研发

通过数字模型进行结构优化（如轻量化设计）、运动仿真（如齿轮啮合分析），减少物理原型试错成本。

案例：汽车制造中，利用 CAE 模型模拟车身碰撞过程，提前发现结构弱点。

教学与培训

物理模型或虚拟仿真系统（如 3D 交互式培训软件）可帮助操作人员熟悉设备原理和操作流程，降低实操风险。

案例：核电站利用 1:1 比例的模拟控制台培训操作员应对紧急工况。

展示与沟通

在投标、展会或客户参观时，模型可直观呈现设备性能，增强沟通效率。

案例：工程机械厂商通过动态数字模型演示挖掘机的作业流程，吸引客户。

预测与维护

结合物联网（IoT）和大数据，数字孪生模型可实时监控设备状态，预测故障并优化维护计划。

案例：风力发电机的数字孪生模型通过传感器数据模拟叶片磨损情况，提前预警更换需求。

建模技术

正向建模：从概念设计出发，通过 CAD 软件逐步构建设备的几何结构和装配关系。

逆向建模：通过三维扫描（如激光雷达、结构光扫描仪）获取现有设备的点云数据，反推三维模型，用于旧设备改造或仿制。

多物理场建模：结合流体力学（CFD）、有限元分析（FEA）等工具，模拟设备在温度、压力、电磁等多场耦合下的性能。

工业原型模型

场景：新产品研发阶段的实体验证模型（如航空发动机部件、精密机床原型）。

特点：高精度金属加工，需通过强度测试、装配验证，可能涉及小批量生产。

成本范围：

简单部件模型：5 万 - 20 万元

复杂整机模型：50 万 - 数百万元（如汽车整车原型成本可达百万级）