手電筒造型設計及3D打印

張文平++周倩++李慶

摘要：3D打印是一項革命性新型制造技術，正在使傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品設計和生產(chǎn)方式發(fā)生變革。本文對手電筒進行了外觀和功能的創(chuàng)新，按照手繪草圖、三維建模、展板設計的步驟完成了創(chuàng)新設計流程，并3D打印了實物模型。模型裝配良好，外形美觀實用，實現(xiàn)了設計要求。

關鍵詞：產(chǎn)品設計 工業(yè)設計 3D打印

中圖分類號：TP3348文獻標識碼：A文章編號：1009-5349（2016）11-0243-01

工業(yè)產(chǎn)品造型設計，也就是圍繞產(chǎn)品的材料、構造、形態(tài)、色彩、表面加工及裝飾而賦予特定產(chǎn)品以新的品質。作為一種產(chǎn)品設計觀念和方法論，工業(yè)產(chǎn)品造型設計探討如何應用各種先進技術，達到產(chǎn)品的科學與藝術的高度統(tǒng)一，尋求實現(xiàn)“人-機-環(huán)境”的和諧統(tǒng)一。

本文根據(jù)設計任務的要求，按照手繪草圖、三維建模、展板設計的步驟完成了手電筒的造型設計，并用北京太爾UP BOX 3D打印機制作了實物模型。本設計課題來自2015年山東省職業(yè)院校技能大賽“工業(yè)產(chǎn)品造型設計與快速成型”項目。

一、設計要求

手電筒是日常生活中經(jīng)常用到的產(chǎn)品，主要存在的問題：造型陳舊，功能單一，缺少審美感；尺寸較大，攜帶不方便；使用時，如果在黑暗狀態(tài)下尋找物品時，還要一只手握著手電筒，妨礙做其他一些事；產(chǎn)品造型單一。

針對以上問題，提出如下創(chuàng)新設計要求：①燈頭設計成可旋轉90度，直立在平面上，要保持穩(wěn)定性，可以在黑暗中作為迷你燈具照明。②新設計在滿足其功能的前提下，要求曲面飽滿、廣順、色彩漂亮、協(xié)調，符合年輕人的心理喜好。③新產(chǎn)品應具有較好的工藝性和經(jīng)濟性且使用方便，有足夠的強度。④新產(chǎn)品具有良好的持握性，并且便于攜帶，符合人機工學。

二、新產(chǎn)品的創(chuàng)意設計

新產(chǎn)品外觀采用仿生設計，設計靈感來自海豚跳躍的一瞬間，曲面飽滿造型漂亮，方便持握。在此基礎上，我們從造型美觀、人機協(xié)調的角度，對產(chǎn)品的外部細節(jié)結構及內部工藝結構進行了構思，完成了新產(chǎn)品的設計方案，手繪草圖如圖1所示。

三、產(chǎn)品數(shù)模的創(chuàng)建

運用三維建模軟件UG，進行產(chǎn)品的三維造型。UG軟件具有強大的三維造型能力，可以完成復雜曲面的造型設計。本產(chǎn)品的建模主要通過掃掠、網(wǎng)格曲面等構面命令完成整體外形的曲面構建，并在曲線繪制過程中，運用曲率梳檢查曲線曲率的連續(xù)性，避免急劇變化，通過高質量曲線的構建，保證曲面質量。

四、產(chǎn)品的渲染及展板

將產(chǎn)品數(shù)模導入KeyShot軟件中，通過對環(huán)境和燈光的設定，完成產(chǎn)品的渲染，后用PS進行了產(chǎn)品展板設計，對產(chǎn)品的配色方案和細節(jié)結構進行詳細展示，并通過爆炸圖對內部結構進行說明。在創(chuàng)新設計的過程中，隨著對產(chǎn)品創(chuàng)新設計要求的進一步了解，對燈頭的結構進行了重新設計，把折疊結構改為旋轉，使其使用更加方便，工藝性也更合理。

五、產(chǎn)品打印

選用北京太爾UP BOX熔融擠壓快速成型設備進行模型的打印，UP BOX的成型精度為±0.2mm/100mm，能全自動調整平臺高度，全自動光電調整平臺水平，成型尺寸為寬255x長205x高205mm。打印材料選用ABS工程塑料，具有良好的力學性能。

六、小結

隨著科技的進步和人們生活水平不斷提高，人們在關注產(chǎn)品使用性能的同時，對產(chǎn)品的外觀提出了越來越高的要求。本文完整闡述了海豚手電筒產(chǎn)品造型設計與快速成型的流程。外觀上，相比原產(chǎn)品更具藝術美感；功能上，既可以作為手電筒使用，也可以作為迷你照明燈具使用。最后，通過3D打印并制作了實物模型，裝配良好，達到了設計要求。

參考文獻：

[1]陳震邦.工業(yè)產(chǎn)品造型設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2015.

[2]2015年山東省職業(yè)院校技能大賽.工業(yè)產(chǎn)品造型設計與快速成型項目，2015.

責任編輯：孫瑤