3D打印技術(shù)個性化定制創(chuàng)新設(shè)計模式研究

劉丹 戢亞菲

摘 要：3D打印技術(shù)是面向個性化定制生產(chǎn)模式發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，以低成本、產(chǎn)品多樣化、零交付及設(shè)計空間無限等優(yōu)勢顛覆了傳統(tǒng)規(guī)模集中制造模式。通過分析3D打印在個性化需求中的發(fā)展前景和優(yōu)勢，探討3D打印技術(shù)和個性化需求的概念融合，提出了一種基于3D打印和個性化定制創(chuàng)新的商業(yè)模式。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);個性化定制;創(chuàng)新設(shè)計

中圖分類號：TQ658.53??????? 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.07.023

3D打印技術(shù)是利用三維數(shù)值建模，通過逐層堆疊的方式來制造產(chǎn)品的新興加工模式。其顛覆了傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)模式，以能加工制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜產(chǎn)品、產(chǎn)品多樣化、小批量個性化定制及零交付時間等優(yōu)勢成為推動第三次工業(yè)革命的重要標志[1]。

1 個性化定制發(fā)展趨勢

自古以來個性化的需求并沒有隨著社會經(jīng)濟和制造技術(shù)的發(fā)展而減弱，反而人們對個性化的追求更加向往，甚至影響了制造業(yè)的發(fā)展，但因為傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式難以真正滿足消費者的個性化定制需求一直飽受制約。

傳統(tǒng)消費方式主要滿足人們的生活需求，制造商只能進行大規(guī)模工業(yè)化、標準化來降低成本，提高企業(yè)效益，消費者個性化需求難以實現(xiàn)。但隨著消費市場升級，產(chǎn)品的獨特性、私人定制性及個性化的服務(wù)理念備受消費者青睞，能夠滿足不同人群的多樣化需求，成為社會發(fā)展的必然發(fā)展潮流。

2 3D打印技術(shù)與個性化定制需求的創(chuàng)新理念融合

傳統(tǒng)制造業(yè)因固有屬性是很難滿足人們對個性化定制產(chǎn)品的需求，如新產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)模式周期長、因資源壟斷性導致消費者參與度低，從而壓制消費者個性化需求。傳統(tǒng)制造業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)者通過市場調(diào)研才能獲得需求的產(chǎn)品信息，才能實現(xiàn)產(chǎn)品大批量、標準化、工業(yè)化的生產(chǎn)，但同時剝奪大眾參與設(shè)計研發(fā)的機會，抑制了個性化的需求。

而面向定制性產(chǎn)品的3D打印產(chǎn)業(yè)以其柔性生產(chǎn)優(yōu)勢，正好迎合了私人定制客戶的大量需求，適用于利潤空間大、高附加值的創(chuàng)新型產(chǎn)品開發(fā)。高附加值個性化的需求是個體和社會發(fā)展的必然要求，其將成為未來發(fā)展最具有潛力的核心價值[2]。

3D打印技術(shù)將引領(lǐng)傳統(tǒng)制造業(yè)的大批量、標準化、工業(yè)化的制造模式向智能個性化定制型的制造模式轉(zhuǎn)變，在柔性生產(chǎn)、小批量及應(yīng)對制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高附加值的定制性產(chǎn)品等方面具有明顯的優(yōu)勢[3]。通過3D打印技術(shù)打破了傳統(tǒng)產(chǎn)品造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計的局限性，實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計理念。

3 3D打印技術(shù)個性化創(chuàng)新設(shè)計優(yōu)勢

（1）設(shè)計思維無限，激勵創(chuàng)新。傳統(tǒng)制造技術(shù)因加工工藝的局限性，限制產(chǎn)品設(shè)計的復(fù)雜程度，也束縛了設(shè)計者的思維，很難實現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新。而3D打印技術(shù)為設(shè)計者提供了巨大的設(shè)計空間，突破傳統(tǒng)加工工藝的局限，為設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜的藝術(shù)品提供條件，讓設(shè)計師更能夠?qū)Ｗ⒂诋a(chǎn)品的形態(tài)創(chuàng)意和功能創(chuàng)新[4]。

（2）設(shè)計周期短。3D打印技術(shù)針對產(chǎn)品個性化創(chuàng)新設(shè)計能夠有效的縮短周期。傳統(tǒng)制造業(yè)從設(shè)計到加工制造，周期較長，其很難適應(yīng)消費者不斷變化的需求。而3D打印技術(shù)利用設(shè)計周期短，能不斷實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計更新來適應(yīng)消費者的市場需求。

（3）創(chuàng)新設(shè)計成本低。在個性化設(shè)計中，3D打印技術(shù)能降低創(chuàng)新設(shè)計的成本。傳統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計需要在設(shè)計完成以后利用傳統(tǒng)加工工藝來加工，投入的時間成本、經(jīng)濟成本高。3D打印技術(shù)產(chǎn)品對于原材料及能源消耗相對要少。因無需設(shè)計價格昂貴的模具，節(jié)約研發(fā)投入、設(shè)計創(chuàng)新的成本。同時，還降低開模不當所帶來的巨大風險和經(jīng)濟損失。不僅如此，3D打印技術(shù)能實現(xiàn)復(fù)雜的模型建造，無限的拓寬了設(shè)計者的思維空間， 以便能夠滿足不同終端客戶的個性化定制要求。

（4）優(yōu)化設(shè)計流程。3D打印技術(shù)是智能制造的發(fā)展趨勢，其優(yōu)勢在于突破了傳統(tǒng)工藝的約束，拓展設(shè)計師的創(chuàng)新思維，實現(xiàn)復(fù)雜輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計、點陣結(jié)構(gòu)設(shè)計、復(fù)合材料零件設(shè)計及多零件融合一體化制造。其能更好的將產(chǎn)品設(shè)計與制造聯(lián)系起來，對產(chǎn)品的整個生命周期進行優(yōu)化設(shè)計，以便在設(shè)計中實現(xiàn)更具有高附加值的創(chuàng)新，突破思維創(chuàng)新的枷鎖，同時，也擺脫傳統(tǒng)制造業(yè)數(shù)字化模型設(shè)計與真實產(chǎn)品的差異。

4 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級，個性化定制將成為新時代市場需求的發(fā)展趨勢。3D打印技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢，必將掀起制造業(yè)個性化定制創(chuàng)新設(shè)計的革命，推動制造業(yè)從“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)型，符合“中國制造2025”的戰(zhàn)略方向。

參考文獻：

[1] 孟炯.滿足個性化需求的3D打印定制模式創(chuàng)新——兼論實現(xiàn)個性化定制模式的商業(yè)化策略[J].科技進步與對策，2016，33（15）：22-29.

[2] 肖含月，李禹臻，張芷茉.3D打印技術(shù)在個性化定制產(chǎn)品中的應(yīng)用研究——以手工口紅定制設(shè)計為例[J].設(shè)計，2018（13）：116-118.

[3] 陳志椿.3D打印技術(shù)論述[J].信息系統(tǒng)工程，2018（10）：148-149.

[4] 徐文鵬，苗龍濤，劉利剛.面向3D打印的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究進展[J].計算機輔助設(shè)計與圖形學學報，2017，29（7）：1155-1168.