淺談3D打印對工業(yè)設計的影響

王楊

（大連工業(yè)大學藝術與信息工程學院）

3D打印技術已經(jīng)在許多領域逐漸使用，如工業(yè)制造和生活領域，它將為人類的消費模式和商品制造方式帶來巨大的變化?；谧钚碌募夹g信息，3D打印技術的類型和現(xiàn)狀在工業(yè)設計領域已經(jīng)有了很大的應用。更重要的是，工業(yè)設計已經(jīng)根據(jù)其原理預測和規(guī)范了3D打印技術的發(fā)展趨勢。

3D打印技術影響

1 概述

3D打印技術也被稱為快速成型技術，材料制造技術，增量制造技術等，它可以根據(jù)計算機數(shù)據(jù)和各種粘合材料自動打印一件一件的物品。事實上，3D打印不是一種新技術。在20世紀80年代，它誕生了。然而，因為技術不成熟，成本巨大的，打印速度低，它未能在年輕時普及。如今改進了的3D打印技術是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘性材料，通過逐層打印的方法來構造物體的技術。3D打印具有高科技含量，是一種全面的應用技術。已被廣泛應用于航空航天，交通，保健，教育，醫(yī)療，地理等許多方面。由武漢光電國家實驗室（籌）完成的“型金屬零件高效激光選區(qū)熔化增材制造關鍵技術與裝備（俗稱激光3D打印技術）”為目前世界上效率和尺寸最大的高精度金屬零件激光3D打印裝備。該裝備解決了航空航天復雜精密金屬零件在材料結構功能一體化及減重等關鍵技術難題，實現(xiàn)了復雜金屬零件的高精度成形、提高成形效率、縮短裝備研制周期等問題。中科院福建物構所3D打印工程技術研發(fā)中心林文雄課題組在國內首次突破了可連續(xù)打印的三維物體快速成型關鍵技術，并開發(fā)出了一款超級快速的連續(xù)打印的數(shù)字投影（DLP）3D打印機。該3D打印機的速度達到了創(chuàng)記錄的600 mm/h，可以在短短6分鐘內，從樹脂槽中“拉”出一個高度為60 mm的三維物體，而同樣物體采用傳統(tǒng)的立體光固化成型工藝（SLA）來打印則需要約10個小時，速度提高了足足有100倍！除此之外，還有許多的成就，由此可見，近年來3D打印技術獲得了快速發(fā)展。

2 3D打印在工業(yè)設計中的影響

2.1 提高設計制造精度

相較于傳統(tǒng)手工制造的模型樣機表面質量不高，產品外觀逼真程度較差，可裝配性不強等弊端，3D 打印能夠代替“工匠”的勞動，使得模型變得更合理、更精密、更符合實際的需要。

2.2 復雜模型的直接制造

利用3D 打印機制作出來的模具幾乎不受零件的形狀和結構的任何約束，尤其在加工復雜曲面時更顯其優(yōu)越的性能，設計師只要在電腦上完成產品設計（CAD），并編寫好加工流程，計算機與數(shù)控設備將一道自動完成造型過程。而且隨著3D 打印技術的發(fā)展，可用于制造的原型材料日漸豐富，性能也日趨完善，一些非金屬快速原型已有較好的機械強度和熱穩(wěn)定性，可以直接用作模具或是生產成品。

2.3 加快產品開發(fā)周期，提高效率

上市時間是消費者關注的一個重要因素，也是影響資本企業(yè)利潤的重要方面。產品的設計周期越長，上市的就會更晚，從而企業(yè)獲得的利潤也會更低。所以，一般認為公司應加快產品上市時間?？s短從設計圖形到3D模型的轉換時間是縮短產品開發(fā)過程中的產品開發(fā)周期的唯一方法。使用相同量的材料制造產品，當前3D打印機的生產效率是傳統(tǒng)方式的3倍，并且隨著3D打印技術的引入和發(fā)展可以快速使產品原型迭代，優(yōu)化設計過程，縮短設計開發(fā)時間，提高企業(yè)效率和利潤。

2.4 降低新產品開發(fā)的風險

原則上只要你在計算機上設計模型形狀，真正的對象可以由3D打印機打印，你還可以自由決定你想要打印多少。因此，它可以實現(xiàn)零庫存，公司可以根據(jù)順序生產。這對于新成立的公司或者投資者是一個非常好的消息，因為新產品開發(fā)的成本和風險都降低了。

2.5使定制更容易和更便宜

傳統(tǒng)產品設計基于大規(guī)模生產，其基本模式是根據(jù)消費者需求的變化來適應有限的風格和規(guī)模，并且它會忽視用戶的差異。然而隨著時代的發(fā)展，個性消費需求正在增長。雖然有些學者和企業(yè)都提各種方式如大規(guī)模定制模式來滿足個性化需求，然而，由于其制造模式是基于批量生產，它不能從根本上滿足用戶的個性需求。3D打印體現(xiàn)了個性化和智能的強大特點，其基本原理使其可以進行個性化設計和制造。用戶可以通過使用3D打印機更容易定制自己的個性化產品，而且其方式也更簡單和便宜。

2.6 3D打印對設計師的影響

3D打印已經(jīng)在一定程度上改變了商品的供應鏈結構和人們的生活方式。事實上，它已經(jīng)廣泛應用于模具制造，珠寶，消費電子，家具，玩具等其他工業(yè)設計領域。2014年3月，Google推出了Ara模塊化手機項目，這個項目使用3D打印機打印組件，并預計在2015年初與可定制的智能手機一起銷售。項目Ara允許用戶配置手機。 它為用戶提供了一個空框架的手機，用戶可以根據(jù)自己的需要選擇，更換或甚至刪除模塊化硬件，然后用戶只需要插入所選的模塊化硬件，

消費者甚至可以在模塊表面上打印由自己設計的圖片。這種根據(jù)客戶的個性定制的手機可以延伸手機使用周期和減少電子廢物。對人們的生活是很大的影響，同時對工業(yè)設計人員也提供了一種新的設計思路。

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大眾需求的多元化，個性化，小品種已經(jīng)成為現(xiàn)代消費的發(fā)展趨勢。在設計中，3D 打印在各個設計領域的應用顯著提高了效率。在設計中，設計師和建模師或者模型師可以利用三維打印技術快速地將自己所設計的產品變成實物，可方便快捷地將產品模型提供給客戶和設計團隊，使客戶也可以隨時參與到產品的設計中，方便客戶和設計師的及時溝通從而促進了客戶、市場、企業(yè)之間的交流，及時調整方案，從而是產品更有效地得到市場的認可，在相同的時間內縮短了產品從概念到市場銷售的時間，以達到全面的控制，更加合理地又優(yōu)化了設計資源和市場資源。

3 結束語

將來，3D打印技術將幾乎影響工業(yè)設計領域的每一個方面。這對3D打印技術和工業(yè)設計師都是非常大的機遇，然而也面對著諸如知識產權等方面的各種問題的挑戰(zhàn)，工業(yè)設計師應充分把握所帶來的機會，同時避免可能出現(xiàn)的問題。隨著3D打印機的發(fā)展，許多工業(yè)設計方面的問題也都迎刃而解，設計師應該突破傳統(tǒng)產品制造工藝的籠子，刺激他們的創(chuàng)造力和想象力，并將更好的想法變成現(xiàn)實的商品，以滿足消費者的需要，給人們更美好的生活。

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