3D打印技術(shù)在新產(chǎn)品研發(fā)中的應(yīng)用

摘 要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)出現(xiàn)在人們的視角中，給新產(chǎn)品的開發(fā)帶來了革命性的變革。文章主要通過對(duì)新舊生產(chǎn)方式的對(duì)比，分析3D打印技術(shù)給新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念、流程帶來的影響。比如產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)不再受到傳統(tǒng)工藝的影響，設(shè)計(jì)師可以利用3D打印技術(shù)把想法通過信息技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸?shí)的產(chǎn)品，讓設(shè)計(jì)師可以創(chuàng)立自己的品牌。打破設(shè)計(jì)的桎梏，讓產(chǎn)品可以更好地應(yīng)用在人們?nèi)粘Ｉ钪?，滿足消費(fèi)者的需求。

關(guān)鍵詞：3D技術(shù)；新產(chǎn)品；創(chuàng)新

1 3D打印技術(shù)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念的影響

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，信息技術(shù)逐漸走入人們的生活。在以往傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中都是以大規(guī)模生產(chǎn)的方式進(jìn)行的，也就是說消費(fèi)者在獲得產(chǎn)品時(shí)很難擁有屬于自己的想法。企業(yè)為了獲得更大的利益，開始進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)，把消費(fèi)者都設(shè)定成為一樣的人，在制作產(chǎn)品時(shí)忽略了人是存在差異性的。比如，鞋子尺碼在設(shè)計(jì)時(shí)的理念，每個(gè)人的腳是不一樣的、生活習(xí)慣也各不相同。而3D打印技術(shù)可以通過電腦設(shè)計(jì)出符合不同人需求的產(chǎn)品。在傳統(tǒng)的技術(shù)中，設(shè)計(jì)者不能夠滿足所有消費(fèi)者的需求，而3D打印技術(shù)卻可以完成消費(fèi)者的需求，把產(chǎn)品的個(gè)性化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)成為可能。除了設(shè)計(jì)者可以根據(jù)3D技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，消費(fèi)者也可以根據(jù)自身的條件、喜好自己設(shè)計(jì)產(chǎn)品或者把數(shù)據(jù)提交給設(shè)計(jì)者，讓設(shè)計(jì)者能夠更準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)出全新的產(chǎn)品。3D打印技術(shù)可以讓產(chǎn)品有針對(duì)性的進(jìn)行生產(chǎn)，讓3D打印技術(shù)的產(chǎn)品成為一種可能，實(shí)現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)理念。

2 3D打印技術(shù)對(duì)產(chǎn)品細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的影響

隨著我國制造業(yè)的不斷發(fā)展，從大批量的制造模式開始轉(zhuǎn)向個(gè)性化制造模式，主要的優(yōu)勢是可以降低成本、提高產(chǎn)品效率、制作出更精良的產(chǎn)品。由于采用增式制造技術(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)都有所不同，有全面的創(chuàng)新。

2.1 3D打印技術(shù)在產(chǎn)品造型方面的應(yīng)用

各行各業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)都會(huì)受到時(shí)代、科技、人文藝術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生變化，產(chǎn)品造型也會(huì)有新的變化。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品生產(chǎn)的方式也不會(huì)束縛人們的想象。以往設(shè)計(jì)師一般都會(huì)為自己設(shè)計(jì)出復(fù)雜的產(chǎn)品而苦惱，因?yàn)闆]有辦法把其呈現(xiàn)出來?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)師不會(huì)再有這個(gè)擔(dān)心，外觀再復(fù)雜的產(chǎn)品都能通過3D打印機(jī)打印出來，使產(chǎn)品的外包裝能夠完美的呈現(xiàn)在人們眼前。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)多會(huì)注重自己的創(chuàng)意，想要?jiǎng)?chuàng)造出有新意的產(chǎn)品。在新產(chǎn)品研發(fā)中，設(shè)計(jì)師不再單純的講究自己的創(chuàng)意、經(jīng)濟(jì)效益了，而開始注重產(chǎn)品的美學(xué)屬性，對(duì)其的要求也越來越大。在新產(chǎn)品研發(fā)中對(duì)產(chǎn)品造型上藝術(shù)化的表現(xiàn)方式越來越廣泛，消費(fèi)者對(duì)于新產(chǎn)品的造型審美觀有了進(jìn)一步的提升。比如，在對(duì)汽車零部件制造中。雖然，現(xiàn)在主要使用的材料還是塑料，但是為了金屬材料肯定會(huì)被運(yùn)用到3D打印中。3D打印技術(shù)能夠使一些運(yùn)用傳統(tǒng)制造方式難以加工的產(chǎn)品，通過3D打印技術(shù)完美呈現(xiàn)給人們。

2.2 3D打印技術(shù)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用

3D打印技術(shù)能夠把一些比較復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，保證產(chǎn)品能夠順利制成，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也開始呈現(xiàn)出一體化的趨勢。在傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中，很多產(chǎn)品一般都是由多個(gè)部件組裝而拼接在一起的結(jié)構(gòu)。通過這樣組合的形式導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量發(fā)生了變化，增加了產(chǎn)品的體積，讓產(chǎn)品的復(fù)雜度更高、出現(xiàn)故障的機(jī)率也變高了。在生產(chǎn)這樣的產(chǎn)品時(shí)，容易出現(xiàn)浪費(fèi)產(chǎn)品加工的材料，不利于構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)。通過3D打印技術(shù)就可以解決以上的問題，以“加式”的方法可以讓產(chǎn)品變成一體化，在產(chǎn)品加工的過程中更簡單化，3D打印技術(shù)可以利用一些特殊的黏合材料把其混合在一起一次性的完成模型不用再進(jìn)行組裝，在一定程度上提高了生產(chǎn)的效率，保證了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品的可靠性。比如，在2016年4月19日，中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院3D打印技術(shù)研究中心對(duì)外宣布，經(jīng)過兩年多的努力，多次進(jìn)行拋物線失重試驗(yàn)，國內(nèi)首臺(tái)空間在軌3D打印機(jī)研制成功。這樣的機(jī)器可以幫助宇航員在太空環(huán)境下使用零件，不再受到失重因素的影響，能給提高宇航員的靈活性，可以減少存貯零件的空間，降低對(duì)地面補(bǔ)給的需求。

3 3D 打印技術(shù)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程以及設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的影響

3.1 促進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的交流

傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程比較復(fù)雜，隨著信息技術(shù)的推廣目前產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程開始走向平行化，可以通過改變產(chǎn)品設(shè)計(jì)的研發(fā)，讓設(shè)計(jì)者可以考慮到產(chǎn)品壽命的因素，這樣能夠在后來的環(huán)節(jié)中減少設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題，解決在設(shè)計(jì)過程中遇到的問題，在一定程度上可以減少設(shè)計(jì)的反復(fù)程度，減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的時(shí)間。在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過程中，會(huì)受到條件、時(shí)間、地理的限制，只有保證這些因素協(xié)調(diào)才能夠高效的運(yùn)轉(zhuǎn)。在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)就會(huì)對(duì)一個(gè)方案進(jìn)行討論，設(shè)計(jì)者只有達(dá)到共識(shí)才能夠推進(jìn)設(shè)計(jì)的進(jìn)程。為了提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)交流的順暢，就需要團(tuán)隊(duì)可以通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)的開發(fā)來進(jìn)行。在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)一般都只能通過2D的方式把自己的設(shè)計(jì)理念通過平面的圖紙來進(jìn)行討論，而通過3D的方式可以把圖紙變?yōu)榭梢暬拿浇椤?D打印技術(shù)能夠解決以前設(shè)計(jì)者純手工制作時(shí)概念的模糊，彌補(bǔ)2D圖紙直觀性不足的問題，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的精度、質(zhì)感、觸感等方面，保證設(shè)計(jì)的理念能夠與預(yù)期的想法保持相對(duì)一致。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中由于各種各樣的因素，會(huì)導(dǎo)致團(tuán)隊(duì)在產(chǎn)品概念上不能夠有效的進(jìn)行交流。而3D打印技術(shù)的應(yīng)用能夠提高精準(zhǔn)性，保證模型能夠進(jìn)入到設(shè)計(jì)討論中節(jié)省時(shí)間。讓設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)成員，都能夠更直觀的看到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的模型，通過模型摸清楚產(chǎn)品容易存在的問題，進(jìn)而解決問題。設(shè)計(jì)者也可以通過模型給用戶進(jìn)行講解，讓用戶可以比較產(chǎn)品之間存在的差異，比如在結(jié)構(gòu)、功能等方面的不同和它們各自的優(yōu)點(diǎn)，這樣能夠保證產(chǎn)品能夠繼續(xù)生產(chǎn)下去。通過3D打印技術(shù)，設(shè)計(jì)者能夠提供出全新的模型，準(zhǔn)確的反映出產(chǎn)品的概念，對(duì)產(chǎn)品中存在的問題可以通過模型進(jìn)行修改，保證產(chǎn)品可以在設(shè)計(jì)的過程中減少問題的出現(xiàn)，直到達(dá)到設(shè)計(jì)者和用戶的需求。

3.2 能夠快速的設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的原型

運(yùn)用3D打印技術(shù)，可以快速的設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的原型，在一定程度上縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)周期，讓產(chǎn)品能夠更早的進(jìn)入市場，從而搶占市場優(yōu)勢。通過不完全統(tǒng)計(jì)可以得出，產(chǎn)品在制作的過程中，由于設(shè)計(jì)原型消耗的時(shí)間比較多，導(dǎo)致產(chǎn)品不能夠在短時(shí)間上市，不利于產(chǎn)品出產(chǎn)。在產(chǎn)品原型試驗(yàn)階段，需要設(shè)計(jì)者多次的對(duì)這個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行測試，對(duì)產(chǎn)品全方位的考量，把出現(xiàn)的問題及時(shí)的反映給上級(jí)，這樣才能夠降低產(chǎn)品開發(fā)存在的風(fēng)險(xiǎn)。3D打印技術(shù)能夠找到符合設(shè)計(jì)產(chǎn)品的材質(zhì)，讓模型產(chǎn)品能夠更貼近實(shí)際產(chǎn)品。讓設(shè)計(jì)者可以更好了解產(chǎn)品的原型，解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中遇到的問題。利用3D 打印技術(shù)可以減少在制作產(chǎn)品時(shí)所使用的時(shí)間，從最開始的幾年到后來的幾個(gè)月，有效的提高制作產(chǎn)品原型的時(shí)間。企業(yè)也可以利用3D打印技術(shù)把原型設(shè)計(jì)成小批量的生產(chǎn)，這樣能夠減少原型制作生產(chǎn)過程中泄露產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 3D打印技術(shù)可以促進(jìn)品牌的崛起

在傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，受到條件的限制不利于生產(chǎn)，制造商為了追求更大的經(jīng)濟(jì)利益就會(huì)找相關(guān)專業(yè)的設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)產(chǎn)品。隨著 3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，人們開始把其應(yīng)用在各行各業(yè)中，讓設(shè)計(jì)者不再依賴傳統(tǒng)工藝，降低它的依賴性。由于受到傳統(tǒng)生產(chǎn)的限制，導(dǎo)致設(shè)計(jì)師不能夠把自己的創(chuàng)意落實(shí)到實(shí)處，需要和制造商合作才能夠制作出產(chǎn)品。設(shè)計(jì)師在付出一定的生產(chǎn)費(fèi)用后還要對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)，以防止生產(chǎn)出瑕疵的產(chǎn)品。在這一過程中，大大的浪費(fèi)了設(shè)計(jì)師的時(shí)間和精力。從最開始的大規(guī)模的生產(chǎn)產(chǎn)品到后來的小規(guī)模生產(chǎn)，就會(huì)出現(xiàn)商品價(jià)格過高，導(dǎo)致產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的困難，不利于產(chǎn)品的推廣。在未來運(yùn)用3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)者就可以通過這個(gè)方法創(chuàng)作出新產(chǎn)品，然后利用互聯(lián)網(wǎng)或者店面銷售的方式。設(shè)計(jì)師可以根據(jù)訂單的情況進(jìn)行生產(chǎn)，這樣可以不讓貨物進(jìn)行積壓，減少庫存降低商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。3D打印技術(shù)可以促進(jìn)制造業(yè)品牌的崛起，推進(jìn)制造業(yè)更好地發(fā)展。

3.4 利于社會(huì)化的設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，很多企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)都會(huì)出現(xiàn)壟斷的現(xiàn)象，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)上一般都是由企業(yè)的人員來指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過程中都是由設(shè)計(jì)師來進(jìn)行監(jiān)督，消費(fèi)者只是拿到這樣的產(chǎn)品。企業(yè)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品很容易不符合消費(fèi)者的需求，與設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)理念也有所不同。但是隨著3D打印技術(shù)的興起，企業(yè)在制作產(chǎn)品的過程中開始從最開始的集中化、大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⒒⑿∨康纳鐣?huì)化制造。讓消費(fèi)者可以通過自己的想法把自己變?yōu)樵O(shè)計(jì)師，讓消費(fèi)者也可以有更多的創(chuàng)新意識(shí)，把自己的想法與設(shè)計(jì)師進(jìn)行分享，保證能夠有更多研發(fā)的能力。正如《第三次浪潮》中所講的一樣，消費(fèi)者在消費(fèi)的過程中會(huì)影響產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，讓人們從最初的消費(fèi)者變?yōu)楝F(xiàn)在的生產(chǎn)消費(fèi)者。在后工業(yè)時(shí)代中，每個(gè)人都可以成為設(shè)計(jì)師，讓大家可以把自己的想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。隨著時(shí)代的變化，設(shè)計(jì)師的觀念也會(huì)有變化，不再單純依靠自身的力量去完成作品，還可以對(duì)自己的產(chǎn)品進(jìn)行組織，然后根據(jù)自己建立的數(shù)據(jù)，輸入到數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計(jì)出全新的產(chǎn)品。隨著3D打印技術(shù)的推廣，給很多行業(yè)都帶來了影響，讓各行各業(yè)可以進(jìn)行創(chuàng)新。全新的社會(huì)化設(shè)計(jì)模式，帶動(dòng)了各行各業(yè)的設(shè)計(jì)風(fēng)潮。在設(shè)計(jì)的過程中出現(xiàn)了設(shè)計(jì)眾包的概念，也就是指讓一個(gè)公司或組織把由員工設(shè)計(jì)的產(chǎn)品變?yōu)橐环N自愿的形式承包給非特定的一些網(wǎng)絡(luò)的做法。比如某一家公司以網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)收集一些人們提供的一些設(shè)計(jì)想法，然后由這個(gè)公司對(duì)用戶來進(jìn)行分析，最終投票表決是否運(yùn)用這一設(shè)計(jì)。以此進(jìn)行循環(huán)，最后挑選出產(chǎn)品運(yùn)用3D打印技術(shù)，然后生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品，讓設(shè)計(jì)產(chǎn)品的人員可以共享到生產(chǎn)公司的一部分營業(yè)額。通過這樣的形式讓原有只有設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以接觸到產(chǎn)品設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)橄M(fèi)者可以設(shè)計(jì)產(chǎn)品，帶動(dòng)消費(fèi)者一起設(shè)計(jì)產(chǎn)品，把自己的想法與產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念相符合，把其融合在一起。

4 結(jié)束語

綜上所述，3D打印技術(shù)的出現(xiàn)從根本上可以改變現(xiàn)代制造業(yè)僵硬的模式，讓設(shè)計(jì)師可以獨(dú)立的進(jìn)行創(chuàng)作，開拓更廣闊的設(shè)計(jì)領(lǐng)域。設(shè)計(jì)者可以不再把自己的想法限制在產(chǎn)品中，讓設(shè)計(jì)者可以充分發(fā)揮自己的想象力，給人們提供更廣闊的視野。設(shè)計(jì)者可以依靠3D打印技術(shù)把自己的創(chuàng)意變成真實(shí)的產(chǎn)品，讓設(shè)計(jì)者能夠把自己的想法付諸于實(shí)踐，產(chǎn)生更多的作品。3D打印技術(shù)在新產(chǎn)品的研發(fā)中起著至關(guān)重要的作用，能夠打破僵硬的體制，放飛自己的想象空間，讓消費(fèi)者可以獲得自己滿意的作品。

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作者簡介：齊金海（1973-），男，遼寧阜新人，學(xué)歷：本科，高級(jí)技師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造教學(xué)科研工作。