3D打印技術(shù)對高校工業(yè)設計教育的啟示

文 藝 康紅娜 （南華大學設計藝術(shù)學院 421000）

3D打印技術(shù)對高校工業(yè)設計教育的啟示

文 藝 康紅娜 （南華大學設計藝術(shù)學院 421000）

3D打印技術(shù)是具有強大發(fā)展?jié)摿Φ囊豁椥碌墓I(yè)制造技術(shù)，將在工業(yè)設計領(lǐng)域帶來深刻的影響。工業(yè)設計類的高校應該重視3D打印技術(shù)的研發(fā)與應用。一方面，3D打印技術(shù)對工業(yè)設計教育具有良性促進作用；另一方面，高校工業(yè)設計針對3D打印技術(shù)進行的產(chǎn)學研相關(guān)工作將引領(lǐng)3D打印技術(shù)走向更為廣闊的前景。

3D打?。桓咝?；工業(yè)設計教育

一、什么是3D打印技術(shù)？

3D打印，是近幾年在工業(yè)領(lǐng)域炙手可熱的一項新的制造技術(shù)。英國《經(jīng)濟學人》雜志認為3D打印可以與蒸汽機和電力的發(fā)明相提并論，是第三次工業(yè)革命最具標志性的生產(chǎn)工具，將對社會多個行業(yè)和領(lǐng)域帶來深刻影響。與此同時3D打印的維度也在不斷地擴展，在2015年的CES大會上，NervousSystem運用4D打印技術(shù)打印的“運動學連衣裙”，賦予了打印成型的物品第四維度——適應性，讓打印產(chǎn)品有了時間維度上的拓展，從而帶來更加舒適的效果。5D打印就是指打印活性材料，比如麻省理工設計了“星際游客盛裝”系列服裝，服裝設計了帶有內(nèi)部腔體的3D打印的血管結(jié)構(gòu)，然后他們將具有生命特征的元素嵌入到這些腔體中，賦予了打印產(chǎn)品孕育新機體的能力實現(xiàn)了更多維的拓展。

二、3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域的研發(fā)現(xiàn)狀

基于3D打印技術(shù)的良好發(fā)展前景和應用創(chuàng)新空間，針對3D打印的教育應用具有重要的探索意義。英國教育部開展了一項為期一年的試驗項目，以21個學校為試點，將3D打印技術(shù)應用到數(shù)學、物理、計算機科學、工程和設計等課程中，探索3D打印的教學應用，推動教學創(chuàng)新。各發(fā)達國家對于3D打印的教育科研也都相繼推出了各具特色的實驗項目。

國內(nèi)以清華大學為首的部分著名高校，部分研究成果已處于世界先進水平。北京航空航天大學大力開展3D打印技術(shù)的產(chǎn)學研合作，與中航工業(yè)集團共同組建了中航天地激光科技有限公司成果產(chǎn)業(yè)化基地，其研發(fā)成果使我國成為目前世界上唯一利用激光快速成形技術(shù)生產(chǎn)飛機鈦合金大型主承力結(jié)構(gòu)件，并實現(xiàn)裝機應用的國家，實現(xiàn)了3D打印在航空領(lǐng)域創(chuàng)新應用。華中科技大學分別與湖北濱湖機電合作進行了3D打印研究并產(chǎn)業(yè)化運作。這些高校主要針對3D打印設備、材料、技術(shù)進行研發(fā)，并將研發(fā)成果與企業(yè)合作進行產(chǎn)業(yè)化。2近兩年大部分工程工業(yè)類高校均已購買3D打印機作為教學設備。西安交大應用3D打印技術(shù)，進行醫(yī)學與制造業(yè)的跨界設計，制作了部分骨骼產(chǎn)品植入人體獲得了良好的醫(yī)療效果。由此看來，部分著名高校已經(jīng)把3D打印作為重要的科研設備，在航空航天、機械制造、產(chǎn)品研發(fā)等方面取得了顯著成效，并且致力于生物醫(yī)學等方面的研發(fā)。與此同時，3D在工業(yè)設計教育領(lǐng)域的應用稍顯空白。

三、3D打印技術(shù)在于工業(yè)設計教育中的應用思索

3D打印技術(shù)已經(jīng)大量應用于設計行業(yè)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，教學科研的前端研究應與時俱進積極應對。許多民間設計師、設計組織都紛紛對3D打印技術(shù)在設計領(lǐng)域的應用進行了實驗性的嘗試。如：2014年度的“曬上?！闭褂[由生活在上海的19位設計師圍繞主題“竹＋3D打印”進行了一系列的設計嘗試，獲得了一致的好評。而在設計相關(guān)專業(yè)已有部分高校把3D打印作為重點研究方向，取得了階段性的成果。如2014年12月底，山東工藝美院舉辦的“3D打印工作坊”是其學校的名校工程項目的成果匯報展覽，其中匯集了數(shù)字藝術(shù)、動漫設計、陶瓷設計、旅游產(chǎn)品設計等不同專業(yè)的學生作品。這都是好的開端，值得我們?nèi)ジ鼮樯钊氲乃妓餮芯考討谩?/p>

以下筆者就3D打印技術(shù)在工業(yè)設計教育中的應用意義做了一些思考：

1.將3D打印技術(shù)引入到工業(yè)設計教學，突破了以往加工工藝的大量局限性條件，有利于學生在設計的構(gòu)想過程中有更大的自由空間，能更加“天馬行空”的發(fā)揮創(chuàng)意。

2.針對單獨的專業(yè)設計課程來說3D打印技術(shù)在教學中的使用可以減少產(chǎn)品設計研發(fā)的周期，大大減少以往在設計過程中的模型制作與修改的過程；可以減少產(chǎn)品設計討論過程中的溝通障礙，讓以往電腦中的虛擬模型更為成為可以看可以摸得實體；可以跟好的通過實際的模擬增加產(chǎn)品可行性評估與驗證的可靠性。

3.將3D打印設備置入學生的提供了豐富的“做的經(jīng)驗”。學習者使用3D打印機通過計算機輔助三維軟件設計建模到打印出產(chǎn)品，獲得了有目的的直接設計生產(chǎn)經(jīng)驗，這些具體經(jīng)驗對學習者的學習提供了直接的感性認識。在方案展示與交流的過程中3D打印作品通過演示和展覽等方式，使學生獲得“觀察的經(jīng)驗”，實現(xiàn)學生在設計過程中的深度參與，從而改善教學效果。3D打印將抽象概念和設計引入現(xiàn)實世界，對教學內(nèi)容中的某些抽象概念或科學過程進行可視化展現(xiàn)，能夠更好地發(fā)揮“抽象的經(jīng)驗”在設計應用中的作用，使學生獲得更多的認知體驗，提高思維能力。最終是學生的學習形成了立體堅實的“經(jīng)驗之塔”。

4.積極搭建產(chǎn)學研一體3D打印創(chuàng)新平臺是可持續(xù)發(fā)展之路。有利于更好地進行實驗性項目的設計研究，開展豐富的設計跨界研發(fā)。由于3D打印技術(shù)的廣闊應用前景，以及工業(yè)設計學科設計范圍“小到一根針，大到直升飛機”的廣泛適應性，他們的有機結(jié)合可以涉及到很多產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新，如美容業(yè)的3D定制，可以通過掃描模擬更精確的定制你想要的鼻子或者胸部；醫(yī)學實現(xiàn)5D的打印產(chǎn)品，讓打印的人體器官可以在身體內(nèi)繼續(xù)良好的運作；在時尚領(lǐng)域能夠進行更加具有個性化的產(chǎn)品設計與定制；在食品行業(yè)，可以打印出各式各樣的食物造型，實現(xiàn)味覺美和視覺美的統(tǒng)一等。

四、結(jié)語

總而言之，3D打印不是傳統(tǒng)技術(shù)的終結(jié)者，但3D打印技術(shù)是生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展最具應用價值的新領(lǐng)域。工業(yè)設計是與科學技術(shù)的發(fā)展緊密相連的學科，所以我們要了解3D打印技術(shù)，學習3D打印技術(shù)，有創(chuàng)新有規(guī)劃的應用好3D打印技術(shù)。

畢延剛.3D打印對高等院校工業(yè)設計專業(yè)教學的影響[A].2013國際工業(yè)設計研討會暨第十八屆全國工業(yè)設計學術(shù)年會論文集[C].2013.