3D打印技術(shù)在產(chǎn)品造型設計中的應用

王興朝

(甘肅省山丹培黎學校，甘肅 張掖 734100)

人們對產(chǎn)品造型設計的關注度在逐漸提升，這在一定程度上推動了產(chǎn)品造型設計的發(fā)展。但是，產(chǎn)品造型設計具有特殊性，呈現(xiàn)出批量生產(chǎn)的特點，不能只注重提高生產(chǎn)效率，而忽視其中的藝術(shù)價值。3D打印技術(shù)具有應用優(yōu)勢，但也存在一定的問題，設計人員在產(chǎn)品造型設計中及時解決造型設計中存在的問題，創(chuàng)新3D打印技術(shù)，將數(shù)字模型作為基礎，結(jié)合產(chǎn)品特點進行產(chǎn)品造型創(chuàng)新設計，充分展現(xiàn)產(chǎn)品設計的藝術(shù)價值，促進行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

1 3D打印技術(shù)及其優(yōu)勢

3D打印技術(shù)主要是以數(shù)字模型文件為基礎，將金屬粉末或塑料等作為工藝原材料，在逐層打印或疊加打印過程中得到三維原型實體，實現(xiàn)產(chǎn)品造型的數(shù)字設計及數(shù)字化制造。3D打印技術(shù)以3D設計模型為基礎，根據(jù)用戶需求設置個性化的打印方案，在展現(xiàn)產(chǎn)品造型設計藝術(shù)性的同時，充分滿足行業(yè)創(chuàng)新性發(fā)展需求。與傳統(tǒng)打印技術(shù)項目相比，3D打印技術(shù)具有個性化、小型化及智能化等特點，在單層厚度的小型產(chǎn)品造型設計中具有高分辨率的優(yōu)勢，適用于多種材料的打印，可推動產(chǎn)品造型設計行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

3D打印技術(shù)的主要優(yōu)勢：其一，節(jié)約材料。在產(chǎn)品造型設計中，3D打印技術(shù)可改變以往造型設計中的削、切、車、銑等工藝，可根據(jù)造型特點、結(jié)構(gòu)等。按照材料需求設計造型形象，避免產(chǎn)品造型設計中出現(xiàn)廢棄材料。其二，快速成型。3D打印技術(shù)可實現(xiàn)快速成型的目的，這種工藝形式縮短了產(chǎn)品造型的生產(chǎn)時間，簡化了加工工序，可滿足行業(yè)快速發(fā)展的需求。其三，自動化。3D打印技術(shù)可降低人工成本，利用數(shù)字文件制造模型，在簡單的數(shù)據(jù)處理之后即可自動打印模型，實現(xiàn)了自動化發(fā)展。

2 3D打印技術(shù)存在的問題

產(chǎn)品造型設計中，利用3D打印技術(shù)可提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計效果，滿足復雜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的造型需求，但是在實際運用中也存在一些問題：3D打印過程中容易出現(xiàn)局部卷翹及脫離打印機的問題，需要重新進行產(chǎn)品打印，這會增加產(chǎn)品制造時間。部分產(chǎn)品造型設計的精確度較低，部分零部件會與三維模型產(chǎn)生誤差，無法滿足打印需求，降低了產(chǎn)品造型設計質(zhì)量。產(chǎn)品造型設計創(chuàng)新性不足，設計人員技術(shù)能力有限，缺乏創(chuàng)新意識及制造能力，導致產(chǎn)品設計缺少藝術(shù)性，無法展現(xiàn)3D打印技術(shù)的應用優(yōu)勢。3D打印技術(shù)具有特殊性，目前主要應用于服裝行業(yè)及家具設計領域，但發(fā)展規(guī)模較小，不利于3D打印技術(shù)的長遠發(fā)展。產(chǎn)品造型設計要遵循行業(yè)發(fā)展理念，加強技術(shù)創(chuàng)新，通過應用新材料、新工藝等，創(chuàng)新產(chǎn)品造型設計，但是部分設計人員受到傳統(tǒng)思維的影響，沒有充分認識到3D打印技術(shù)的應用優(yōu)勢，導致產(chǎn)品造型設計相對滯后，對行業(yè)發(fā)展及3D打印技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展造成了一定的影響。在制定3D打印技術(shù)與產(chǎn)品造型設計方案時，設計人員應充分認識到3D打印的技術(shù)優(yōu)勢，對產(chǎn)品造型設計方案進行深入分析，結(jié)合數(shù)字打印技術(shù)解決產(chǎn)品造型設計中存在的問題，不斷優(yōu)化造型設計方案，提高造型創(chuàng)作效果，充分展現(xiàn)3D打印技術(shù)的應用優(yōu)勢，為工藝產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟化、效益化發(fā)展奠定基礎。

3 3D打印技術(shù)在產(chǎn)品造型設計中的應用

3.1 在玩具造型設計中的應用

在玩具造型設計中，為了提高造型設計的藝術(shù)性，應融入3D打印技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品藝術(shù)及造型設計的創(chuàng)新，推動玩具造型設計行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。3D打印技術(shù)形式特殊，建立了定制化理念，人人都可以成為玩具的生產(chǎn)者，可避免能源及資源的浪費，如Dream Factory公司針對4～10歲的兒童推出了3D打印城市玩具，這種玩具造型形式新穎，包括建筑物、樹木、人物、街道等，兒童可以創(chuàng)建定制適合自己的玩具模型，例如：3D打印汽車模型需要1.5 h，在模型參數(shù)輸入完成之后，系統(tǒng)可檢測設備的運行狀態(tài)，根據(jù)模型需求打印模型，打印完成之后，可去除多余的裝飾部分，完成拋光處理。模型設計及打印過程中，不僅可以激發(fā)兒童的創(chuàng)造力，還可以推動玩具造型設計行業(yè)的發(fā)展。

3.2 在家具制品造型設計中的應用

在家具制造行業(yè)中應用3D打印技術(shù)，可以改變傳統(tǒng)的造型設計理念，創(chuàng)新家具制品的造型設計方案，滿足行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展需求。家具制品造型設計中，3D打印技術(shù)可結(jié)合家具造型的外觀特點，按照其基層質(zhì)量均勻的要求，通過逐層堆積及紋路打印，充分展現(xiàn)家具產(chǎn)品的獨特藝術(shù)風格，給人們帶來視覺上的沖擊。3D打印家具技術(shù)的推出，解決了造型設計中存在的問題，如某家具公司通過合作交流，推出了3D家具打印技術(shù)，可利用三維掃描技術(shù)任意縮放模型尺寸，提升造型設計的精度，實現(xiàn)了數(shù)字技術(shù)與現(xiàn)代產(chǎn)品的有效融合。在家具行業(yè)發(fā)展中應用3D打印技術(shù)，不僅可以提高家具的裝飾性能，還可以解決傳統(tǒng)家具造型設計中存在的問題，促進行業(yè)的長遠發(fā)展。

3.3 在文化娛樂產(chǎn)品造型設計中的應用

將3D打印技術(shù)應用于文化娛樂產(chǎn)業(yè)，可以創(chuàng)新文化娛樂產(chǎn)品的造型藝術(shù)形式，推動產(chǎn)業(yè)藝術(shù)的多樣化發(fā)展。在藝術(shù)品擺件造型設計中，利用3D打印技術(shù)可以完成一些高難度的生產(chǎn)任務，激發(fā)藝術(shù)者的創(chuàng)作靈感，為行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供動力。在樂器造型設計中，3D打印技術(shù)可以根據(jù)樂器的零部件、組裝形式等形成打印方案，提高樂器外觀的藝術(shù)效果，避免因造型設計引發(fā)音質(zhì)問題，推動行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。將3D打印技術(shù)應用于個性消費品中，可以針對不同的造型結(jié)構(gòu)設計不同的產(chǎn)品造型方案，如Polychemy公司利用3D打印技術(shù)推出了全新的手機殼營銷模式，采用3D打印模板，經(jīng)過雕刻及制作等工藝，制造出了個性化的手機殼，給消費者留下了深刻的印象。

3D打印技術(shù)還可服務于作品宣傳等各類文娛產(chǎn)品，如某部影視作品的周邊產(chǎn)品或某個人物形象的應用造型設計。針對人們對文娛產(chǎn)品外觀造型的獨特需求，定制人物海報，利用3D打印技術(shù)對海報中的色調(diào)進行最貼合人體皮膚或定制原圖的調(diào)整，避免傳統(tǒng)印刷技術(shù)出現(xiàn)的色塊單一、易溶于水等問題。結(jié)合定制者對海報形象的等比例改造需求，幫助其測量測評海報畫布中的人物尺寸和實際效果，避免人物面部被侵染或磨花。還可以取掉已損傷的海報的原本圖層，進行二次打印處理，利用3D打印技術(shù)對數(shù)字文件造型模型進行復制，將海報人物與計算機設計結(jié)合，進行建模處理，將立體模型形象作為一種造型設計成果，打印在海報畫布中，完成具有科技感的產(chǎn)品造型設計。而其他形式的文娛產(chǎn)品也可以通過類似的3D打印技術(shù)流程，進行造型設計和造型模型的呈現(xiàn)。

3.4 在房屋建筑模型造型設計中的應用

建筑設計和實施需要消耗大量的材料，以往的3D建模方式是通過收集已有房屋的數(shù)據(jù)和每平方米內(nèi)使用的墻面拼接位置數(shù)據(jù)，在計算機中建立一個可供全方位觀賞的建筑模型。這種做法給人的視覺體驗感不夠直觀和清晰，容易令設計師忽略房屋空間的改造和屋內(nèi)吊頂位置的層高限制，導致無法從整體造型設計角度考慮建筑實體空間的安排，使得房屋建筑設計缺少可供選擇的內(nèi)部構(gòu)造結(jié)構(gòu)。將3D打印技術(shù)應用于建筑造型設計中，可根據(jù)房屋建筑的體量和內(nèi)部構(gòu)造需求，采用完整的打印方法，拼接房屋內(nèi)部墻體，改造建筑模型的內(nèi)部及外部造型，便于設計師隨時修改方案。必要時還可選擇性打印外部墻體，直接進行建筑的外觀造型設計，使設計本身不受空間和內(nèi)部構(gòu)造限制，先完成外部造型部分的設計，再對建筑內(nèi)部添加隔斷，預留家電和水電插口。將3D打印技術(shù)用于打造復雜的房屋建筑模型，可滿足人們的實際生活需求。

3.5 在家居用品及文具造型設計中的應用

生活中有很多消耗品，需要人們及時清理或更新，否則會影響個人生活狀態(tài)。這類物品具有可觀賞性和實用性，能給人們帶來極強的體驗感，故而銷量穩(wěn)步上升。但有時物品的過度堆積會給人造成空間壓迫感，清理過程造成大量的浪費。將3D打印技術(shù)應用于文具組裝零件中，人們可以根據(jù)說明書完成對文具的安裝，減少因零件丟失造成的浪費。一些文具造型設計要求精美，如學生日記等手賬本，在紙張厚度和外觀造型上都要能滿足學生的視覺和書寫體驗，無論他們使用怎樣的筆、膠帶等配套文具，都能在手賬本上完成基本的書寫和繪畫，不出現(xiàn)卡紙、拓印等現(xiàn)象。3D打印技術(shù)可以檢查手賬本中紙張的堆疊程度，對超過一定厚度的紙張進行相互分離和裁剪，以保證文具質(zhì)量，為學生帶來更好的體驗。

3.6 在手機配件造型設計中的應用

人們對手機造型有著獨特需求，每個人所喜愛的手機外觀造型細節(jié)都有不同，主要有翻蓋、滑蓋、直板、拼接等類型。手機外殼和聽筒是手機的常見配件，使用過程中，應滿足不同機型配置條件變更的需要。常見的手機配件有手機殼、耳機、充電寶等，為了滿足人們對手機配件的造型設計需求，可使用3D打印技術(shù)進行配件組裝和測試，提升配件質(zhì)量和功能，還能為人們提供良好的配件售后服務。手機配件造型應加強嵌入式設計和攜帶式設計，如手機殼的造型設計，必須要貼合手機機身，給人感官上享受。大部分廠商會提供手機殼外置設計，方便人們根據(jù)個人喜好更換外觀造型，應用3D打印技術(shù)可拓印出手機殼的外部結(jié)構(gòu)，采取半包邊或全包邊的造型設計，為每部手機量身定制符合其尺寸的手機殼，并根據(jù)人們的使用需求，對手機需要預留的充電孔和聽筒位置進行等比例造型設計，以放大手機外放時的聲音或降低手機播放聲音時的震動頻率，滿足人們對手機配件造型的需要。

4 結(jié)語

在3D打印技術(shù)與產(chǎn)品造型設計中融合數(shù)字打印技術(shù)，可以解決產(chǎn)品造型設計中存在的問題，通過造型設計方案的優(yōu)化及創(chuàng)新，充分發(fā)揮3D打印技術(shù)的優(yōu)勢，為工藝產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟化、效益化發(fā)展提供技術(shù)支持。3D打印技術(shù)應結(jié)合時代發(fā)展需要，認識到3D打印技術(shù)存在的問題，分析其影響因素，制定創(chuàng)新性的技術(shù)處理方案，逐步提高3D打印技術(shù)的使用效果，促進產(chǎn)品造型設計行業(yè)的發(fā)展。