3D打印技術(shù)對產(chǎn)品設(shè)計的影響

劉一芳

【摘 要】隨著時代的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展，特別是科學(xué)技術(shù)的不斷革新，如今出現(xiàn)了3D打印技術(shù)，它在較大程度上變革到了未來的制造業(yè)，在設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和造型的過程中，傳統(tǒng)制造工藝不會對其產(chǎn)生約束作用；借助于3D打印技術(shù)，獨立設(shè)計師也可以更加方便的設(shè)計。本文簡要分析了3D打印技術(shù)對產(chǎn)品設(shè)計的影響，希望可以提供一些有價值的參考意見。

【關(guān)鍵詞】3D打印技術(shù)；產(chǎn)品設(shè)計；影響

3D打印技術(shù)的全稱是增材制造技術(shù)，有相關(guān)專家是這樣定義增材制造技術(shù)的，借助于3D模型數(shù)據(jù)，利用逐層疊加的方式來生產(chǎn)物品。通常是利用電腦來逐層疊加材料，然后用立體實物來取代計算機上的三維模型，這種個性化制造模式和大批量制造模式存在著較大的差異。3D打印將設(shè)備的小型化、智能化、個人化特征給充分體現(xiàn)了出來，在較大程度上提高了打印材料、精度和速度等方面。

一、3D打印技術(shù)對產(chǎn)品設(shè)計理念的影響

在過去的產(chǎn)品設(shè)計中，考慮的是大批量生產(chǎn)，在設(shè)計過程中無法體現(xiàn)消費者的差異性，為了提升生產(chǎn)的規(guī)模，統(tǒng)一了消費者的需求，忽視了個性需求。我們以鞋的尺碼為例，鞋子的尺碼和型號是有限的，但是消費者的腳型和運動習(xí)慣是千變?nèi)f化的，而借助于3D打印技術(shù)，在產(chǎn)品設(shè)計的過程中，就可以充分依據(jù)消費者的個人腳型和運動習(xí)慣來設(shè)計。借助于3D打印技術(shù)，可以促使產(chǎn)品的量身定做得到實現(xiàn)，將以人為本的理念給充分體現(xiàn)出來。

二、3D打印技術(shù)對產(chǎn)品細節(jié)設(shè)計的影響

3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，實現(xiàn)了大批量制造模式向個性化制造模式所過渡，它具有一系列的優(yōu)勢，如成本較低、效率較高，可以制造一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)等等。將3D打印技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計，和以往減式生產(chǎn)方式相比，可以較大程度的創(chuàng)新產(chǎn)品造型和結(jié)構(gòu)。

一是產(chǎn)品造型：隨著時代的進步和科學(xué)技術(shù)的革新，可以有效的更新工業(yè)設(shè)計師的設(shè)計造型觀；如今開始大力廣泛應(yīng)用3D打印技術(shù)，設(shè)計師可以按照自己的想象來生成產(chǎn)品，不管產(chǎn)品有著多么復(fù)雜的外觀，都可以借助于3D打印機來生成。設(shè)計師可以在產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)意和功能創(chuàng)新方面集中注意力，產(chǎn)品造型設(shè)計的多元化趨勢將會更加明顯，在各項要素中，美學(xué)屬性要素將會占到更大的比例，開始流行產(chǎn)品造型藝術(shù)化表現(xiàn)方式，那么消費者也會改變產(chǎn)品造型的審美觀。

二是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：借助于3D打印技術(shù)，可以生產(chǎn)復(fù)雜的產(chǎn)品，并且也會逐漸實現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的一體化。因為如今生產(chǎn)工藝技術(shù)水平不高，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，通常需要組裝若干個部件，這種組裝結(jié)構(gòu)，會很容易有故障出現(xiàn)，并且產(chǎn)品的體積以及復(fù)雜程度變大變高了，同時，還會有大量的材料和能源浪費于生產(chǎn)和裝配過程中。3D打印技術(shù)則促使結(jié)構(gòu)一體化得到結(jié)構(gòu)變得更加簡單，借助于一些輔助性材料，可以促使某些特殊鉸接結(jié)構(gòu)一次成型，組裝工序得到省略，這樣生產(chǎn)效率就可以得到顯著提升，并且產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強度和可靠性也得到了提升。

三、3D打印技術(shù)對產(chǎn)品設(shè)計流程的影響

一是良好的設(shè)計交流媒介：如今，人們開始日趨重視產(chǎn)品設(shè)計流程的平行化，對產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)流程等進行改進，并且將產(chǎn)品生命周期各個階段的因素給充分納入考慮范圍，在設(shè)計的早期階段就需要解決后續(xù)環(huán)節(jié)可能會出現(xiàn)的問題，這樣設(shè)計反復(fù)就可以得到減少，產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)時間也可以得到縮短。在產(chǎn)品并行設(shè)計條件下，可以在同時進行產(chǎn)品開發(fā)過程中的各個環(huán)節(jié)和要素，實現(xiàn)了協(xié)同運行。在產(chǎn)品并行設(shè)計的過程中，要想推進設(shè)計進程，非常重要的一個手段就是設(shè)計團隊之間能夠互相交流和溝通。只有具備了高效的設(shè)計交流，方可以更好的開發(fā)設(shè)計產(chǎn)品。在產(chǎn)品概念設(shè)計階段，在設(shè)計和討論方案的事后，往往將抽象的2D平面圖紙給應(yīng)用過來，將其作為可視化媒介。相較于平面媒介，手工制造的概念草模具有較強的直觀性，但是相較于設(shè)計預(yù)期，還有較大差異存在于精度、質(zhì)感和觸感等方面，這樣就會對設(shè)計團隊之間的交流產(chǎn)生較大的限制作用。針對這種情況，就可以應(yīng)用3D打印技術(shù)，在設(shè)計討論中，可以引入較為精準的概念模型，這樣這些概念模型就可以被設(shè)計團隊中的每一個成員，甚至是產(chǎn)品用戶都可以對其觸摸和了解，對這些概念模型進行對比，從各個角度進行分析，如結(jié)構(gòu)、外形、功能等。3D打印制造的概念模型可以將產(chǎn)品概念存在的問題和不足給反映出來，然后對設(shè)計進行修改，對這個設(shè)計迭代過程進行重復(fù)，就可以得到完善的產(chǎn)品概念。

二是快速產(chǎn)品原型：借助于3D打印技術(shù)，可以有效縮短產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)周期，就可以盡快向市場投入產(chǎn)品。通過相關(guān)的調(diào)查和實踐我們可以得知，有大于五分之一的被調(diào)查產(chǎn)品都需要花費較多的時間在原型制造上，無法有效的縮短上市時間。在原型測試階段內(nèi)，設(shè)計團隊將產(chǎn)品原型利用起來，測試產(chǎn)品的性能，進行科學(xué)的評價，以便將設(shè)計缺陷給反饋出來，這樣產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險就可以得到有效的規(guī)避。實踐研究表明，應(yīng)用3D打印技術(shù)，可以促使產(chǎn)品原型的制作時間得到縮短，現(xiàn)在可能需要幾個小時的時間，過去則需要幾個星期甚至是幾個月。另外，借助于企業(yè)內(nèi)部的打印設(shè)備，就可以制作原型，甚至小批量生產(chǎn)也可以實現(xiàn)，相較于過去外包，不會泄露知識產(chǎn)權(quán)。

四、3D打印技術(shù)對設(shè)計產(chǎn)業(yè)的影響

在未來一段時期內(nèi)，將會崛起一大批優(yōu)秀的獨立設(shè)計師和品牌，因為過去固有減式生產(chǎn)方式會在較大程度上制約到傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計模式，產(chǎn)品設(shè)計通常由專業(yè)設(shè)計師來主導(dǎo)，他們密切關(guān)注著制造商的利益。而3D技術(shù)的廣泛應(yīng)用和日趨成熟，獨立設(shè)計師就不需要過度依賴傳統(tǒng)加工業(yè)。過去設(shè)計師要將自己的想法變?yōu)閷嶋H產(chǎn)品，需要通過制造商這個環(huán)節(jié)，支付一大筆的費用，并且因為無法暢通地交流，還可能會影響到產(chǎn)品質(zhì)量，這樣就無法在創(chuàng)作方面投入足夠的精力和時間。并且，小批量產(chǎn)品借助于大批量生產(chǎn)方式來生產(chǎn)，商品就會有較高的價格，對于產(chǎn)品和品牌的推廣，造成了較大的制約。借助于3D打印技術(shù)，設(shè)計師可以對作品自行設(shè)計和制作，在銷售方面，則可以采用傳統(tǒng)的渠道或者網(wǎng)絡(luò)平臺來進行。設(shè)計師在生產(chǎn)過程中，完全依據(jù)訂單，零庫存得到實現(xiàn)，商業(yè)風(fēng)險可以得到有效的規(guī)避。另外，因為3D打印技術(shù)的成熟，還將會有新的社會化設(shè)計模式出現(xiàn)，也就是設(shè)計眾包。

五、結(jié)語

通過上文的敘述分析我們可以得知，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革新，如今3D打印技術(shù)日趨成熟，并且獲得了普遍的應(yīng)用，3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，對產(chǎn)品設(shè)計帶來了較大程度的影響，對現(xiàn)代制造業(yè)模式產(chǎn)生了根本性的改變。在未來一段時期內(nèi)，設(shè)計師的想象力和創(chuàng)造力將會獲得更大程度的發(fā)展，因為不會受到產(chǎn)品加工工藝技術(shù)的限制。（作者單位：廣西機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

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