3D打印在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

熊孟瑛璟

引 言

近年來(lái)，伴隨著國(guó)家各方面政策和方針，國(guó)內(nèi)3D打印發(fā)展速度表現(xiàn)迅猛，技術(shù)提升的過(guò)程，意味著3D打印的運(yùn)用更加廣泛。通過(guò)可粘合材料進(jìn)行立體打印，已經(jīng)能夠做到3D打印制作機(jī)器人、或者各種模型的水準(zhǔn)。在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中也越來(lái)越被重視。它通過(guò)簡(jiǎn)約的制作方式，幫助設(shè)計(jì)師完成豐富的靈感設(shè)計(jì)，也成為了個(gè)人靈感表現(xiàn)和私人定制潮流下的優(yōu)選之一。3D打印將會(huì)影響生產(chǎn)方式，影響生產(chǎn)技術(shù)，乃至于推動(dòng)全新的技術(shù)革命。因而，作為3D打印工程的建設(shè)，要考慮到技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，用3D打印技術(shù)造福更多人民群眾。因此需要3D打印技術(shù)應(yīng)用人員巧思多思，為3D打印技術(shù)開(kāi)拓更加寬廣的發(fā)展道路和發(fā)展方向。

一、3D打印的主要優(yōu)勢(shì)

雖然我國(guó)的經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和生產(chǎn)制造業(yè)技術(shù)逐步成熟，但是就目前我國(guó)設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)說(shuō)，當(dāng)中仍然存在很大一部分產(chǎn)品制造的技術(shù)問(wèn)題，對(duì)于傳統(tǒng)制造業(yè)來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)展最大的限制就是無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品進(jìn)行制造的技術(shù)需求。長(zhǎng)期以來(lái)，生產(chǎn)技術(shù)水平缺乏問(wèn)題和高精尖產(chǎn)品生產(chǎn)之間的矛盾日益增加，導(dǎo)致了企業(yè)發(fā)展難，發(fā)展慢，發(fā)展成本高，發(fā)展代價(jià)大。同時(shí)，由于技術(shù)落后，有限的資源可能也不能得到充分的利用或利用效率低。利用現(xiàn)有的技術(shù)提高資源利用率，是提高產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展技術(shù)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)建設(shè)、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

在3D打印技術(shù)出現(xiàn)后，它為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)提供了更加豐富的可能性。以傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)很難達(dá)到的精密制造在3D打印出現(xiàn)后有了新的解決途徑。設(shè)計(jì)師通過(guò)已有的3D建模，導(dǎo)入到3D打印機(jī)器當(dāng)中，就可以進(jìn)行制作。免去了諸多溝通環(huán)節(jié)的同時(shí)，不需要再考慮制作人員的技術(shù)能否滿(mǎn)足的問(wèn)題，為多樣化的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的未來(lái)發(fā)展創(chuàng)造了全新的實(shí)現(xiàn)渠道。

其次，現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人們都希望以更快的速度得到預(yù)定的產(chǎn)品。但傳統(tǒng)手工制造過(guò)程較長(zhǎng)，制作速度較慢，無(wú)法更好地滿(mǎn)足顧客的快速性需求，而3D打印很好地解決了這一問(wèn)題。以一只簡(jiǎn)單的馬克杯為例，傳統(tǒng)制造業(yè)想要制作一批馬克杯，需要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、可行性分析、工廠(chǎng)建模、開(kāi)樣、上色、燒制等步驟，制作周期約在半個(gè)月到二十天左右。而3D打印的速度則遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)制造業(yè)，只需要設(shè)計(jì)師完成基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，即可投入生產(chǎn)。產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短后，會(huì)更加容易獲得顧客的青睞，幫助企業(yè)獲得更高的利潤(rùn)。

同時(shí)，由于3D打印技術(shù)的方便性，在當(dāng)今顧客產(chǎn)品需求多樣化的社會(huì)下，更容易開(kāi)展針對(duì)個(gè)人特殊需求的私人定制。滿(mǎn)足生產(chǎn)生活的全新需要。

尤其是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，以往的設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，需要考慮到產(chǎn)品執(zhí)行生產(chǎn)的問(wèn)題，它為設(shè)計(jì)師的靈感帶來(lái)更高的自由度和全新的動(dòng)力，每一樣天馬行空的設(shè)計(jì)都能通過(guò)3D打印技術(shù)變成現(xiàn)實(shí)存在的作品。

最后，3D打印技術(shù)大大降低了生產(chǎn)成本，以剛剛的馬克杯生產(chǎn)為例，每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都有其固定成本，并且在生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程當(dāng)中也會(huì)出現(xiàn)材料的損耗問(wèn)題。這些都是傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中不可免去的成本，但是3D打印技術(shù)優(yōu)秀地解決了這一問(wèn)題，只需要系統(tǒng)建模，不需要其他生產(chǎn)過(guò)程，大大降低了在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中所必須的成本。在全國(guó)快遞、異地銷(xiāo)售的今天，3D打印技術(shù)免去了運(yùn)輸過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)的產(chǎn)品損耗，可以直接在訂貨地進(jìn)行生產(chǎn)，而只需要一份電子建模和一臺(tái)3D打印機(jī)器。很大一部分程度上為企業(yè)減少了成本消耗和運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。

二、3D打印技術(shù)在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用

在現(xiàn)代制造業(yè)當(dāng)中，3D打印由于其自身的便捷性和精確性，為各行各業(yè)都提供了全新的發(fā)展可能性。它為更多行業(yè)都提供了全新的發(fā)展方向，如果3D打印技術(shù)未來(lái)能夠真正運(yùn)用到每一個(gè)行業(yè)當(dāng)中，必將掀起產(chǎn)業(yè)革命的浪潮。

以醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?yàn)槔?，已?jīng)開(kāi)設(shè)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引入3D打印技術(shù)，通過(guò)3D打印來(lái)打印在醫(yī)療過(guò)程當(dāng)中所缺少的假牙、義肢等。由于3D打印的快捷性和可定制性，所制造的假牙、義肢更加符合患者的個(gè)體情況，出現(xiàn)的排異反應(yīng)較小。在未來(lái)的醫(yī)療發(fā)展過(guò)程當(dāng)中3D打印技術(shù)可能將運(yùn)用到打印人體組織上，減少人體組織受傷摘除的困難，甚至可能將運(yùn)用到器官再造方面，這對(duì)廣大患者來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一種福音。

在機(jī)械生產(chǎn)制造業(yè)上，3D打印也貢獻(xiàn)了一份自己的力量。傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)在制造全新機(jī)械時(shí)，需要對(duì)每一個(gè)零部件反復(fù)進(jìn)行打磨，保障生產(chǎn)機(jī)械的精確性，同時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中還要熟悉材料性質(zhì)，避免生產(chǎn)當(dāng)中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤和生產(chǎn)材料不熟悉而導(dǎo)致的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。而在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中完全避免了這一問(wèn)題。可以用各種材料進(jìn)行3D打印，更加優(yōu)化產(chǎn)品的生產(chǎn)，節(jié)約資源的同時(shí)更加安全和高效。

在個(gè)人制造上，它可以更加方便人們的需求，讓許多普通人群能夠進(jìn)行自己的創(chuàng)造和設(shè)計(jì)。通過(guò)3D打印廠(chǎng)家和顧客直接聯(lián)合，滿(mǎn)足顧客對(duì)自己所需要產(chǎn)品的好奇心和生產(chǎn)力，為更加豐富的私人定制創(chuàng)造了可能性。也為許多個(gè)人的小發(fā)明、小創(chuàng)造奠定了可能。

從長(zhǎng)期的產(chǎn)品生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展來(lái)看，3D打印有著較廣泛的發(fā)展前景和相關(guān)的應(yīng)用途徑。3D打印技術(shù)的發(fā)展將會(huì)是推動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式發(fā)生變革的重要力量，將會(huì)為各行各業(yè)的創(chuàng)新改革添磚加瓦。

三、3D打印當(dāng)中存在的不足

3D打印技術(shù)正處在一個(gè)不斷發(fā)展的階段當(dāng)中，但是由于其本身又存在先天性不足的問(wèn)題：材料、生產(chǎn)、速度、技術(shù)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都造成了3D打印技術(shù)在實(shí)際生活當(dāng)中應(yīng)用出現(xiàn)的困難。

3D打印的技術(shù)應(yīng)用建設(shè)要求做材料的應(yīng)用工作，但是其中耗費(fèi)的資金是巨大的，它相比一般生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中已經(jīng)具備的技術(shù)和生產(chǎn)儀器來(lái)說(shuō)，技術(shù)尚未成熟、儀器尚未普及、使用的材料價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通材料價(jià)格。對(duì)于一般產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，3D打印技術(shù)的使用反而會(huì)極大程度地增加生產(chǎn)的成本，降低生產(chǎn)的速度和效率，產(chǎn)生一系列不必要的花費(fèi)。因此就目前情況而言，以3D打印技術(shù)的綜合生產(chǎn)成本來(lái)看，3D打印還無(wú)法運(yùn)用到各行各業(yè)當(dāng)中去，僅能運(yùn)用在一些高端產(chǎn)品的制造過(guò)程當(dāng)中。

再加之現(xiàn)在3D打印技術(shù)尚未成熟，用3D打印技術(shù)制作的產(chǎn)品相對(duì)來(lái)說(shuō)精細(xì)度不夠，尚且不能滿(mǎn)足高精尖生產(chǎn)當(dāng)中的細(xì)微操作，對(duì)于細(xì)微零件的制作尚且不能勝任，這在具體的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中都是要逐步解決的問(wèn)題。

在一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，一定要進(jìn)行綜合性質(zhì)的評(píng)估。目前不能忽視3D打印技術(shù)是未來(lái)技術(shù)研究發(fā)展的目標(biāo)，但是在技術(shù)發(fā)展過(guò)程當(dāng)中不光要看到3D打印好處，更要及時(shí)修正它存在的問(wèn)題，讓3D打印技術(shù)能夠在更多的領(lǐng)域普遍化應(yīng)用。

不可忽視的是，在目前的3D打印技術(shù)運(yùn)用過(guò)程當(dāng)中受到3D打印儀器大小的限制，目前能夠制作的產(chǎn)品體積都相對(duì)較小，根本無(wú)法滿(mǎn)足大型產(chǎn)品的生產(chǎn)工作。如果3D打印技術(shù)只能停留在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，那么它所能夠起到的作用就是非常有限的。

3D打印技術(shù)并不是幾個(gè)人、幾部機(jī)器就能完成的工程，其具有很高的系統(tǒng)性和復(fù)雜性。想要順利地進(jìn)行3D打印技術(shù)的建設(shè)，離不開(kāi)有關(guān)部門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)與支持。政府有關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)發(fā)揮引導(dǎo)作用，圍繞本地發(fā)展的具體情況，積極支持3D打印技術(shù)工程的建設(shè)與實(shí)施。在政策和經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，給予3D打印技術(shù)建設(shè)工程一定范圍的支持，有關(guān)部門(mén)一定要發(fā)揮政府信息優(yōu)勢(shì)，深入了解統(tǒng)計(jì)當(dāng)?shù)仄髽I(yè)生產(chǎn)發(fā)展的具體情況，為3D打印技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展指明方向。

3D打印技術(shù)的發(fā)展并不僅僅是為了某一個(gè)人、某一個(gè)地區(qū)，它對(duì)我國(guó)的生產(chǎn)建設(shè)、科技發(fā)展都具有十分重要的意義。

結(jié) 論

總而言之，3D打印技術(shù)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)用了，它為諸多的設(shè)計(jì)師和產(chǎn)品制造業(yè)都發(fā)揮出了自己的力量。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，3D打印技術(shù)就為設(shè)計(jì)師創(chuàng)造了更多靈感變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的機(jī)會(huì)，讓創(chuàng)意設(shè)計(jì)更加豐富；在產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域，3D打印技術(shù)也為未來(lái)的生產(chǎn)發(fā)展打開(kāi)了一扇門(mén)，更輕巧更方便的產(chǎn)品制作讓現(xiàn)代制造業(yè)看到了全新的希望。不止如此3D打印技術(shù)在許多行業(yè)都能得到應(yīng)用，這對(duì)于未來(lái)的發(fā)展來(lái)說(shuō)是非常重要的。但是，目前也并不能忽視3D打印技術(shù)當(dāng)中還存在的技術(shù)缺陷，對(duì)于生產(chǎn)成本、生產(chǎn)體積、生產(chǎn)速度都要進(jìn)行改進(jìn)，只有不斷完善3D打印技術(shù)，讓技術(shù)不斷成熟，才能發(fā)揮它更強(qiáng)的生命力。