張建強(qiáng)

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，3D打印技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用給工業(yè)生產(chǎn)帶來了革命性的變化，大大提升了產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。本文從3D打印技術(shù)的重要性出發(fā)，分析3D打印技術(shù)環(huán)境下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)新模式的優(yōu)勢(shì)，探討新模式的具體應(yīng)用，以期推動(dòng)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù)；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；新模式

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2014）24-011-01

近幾年來，3D打印技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，并且在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，尤其是數(shù)字化產(chǎn)品模型制造行業(yè)應(yīng)用方面的作用日益凸顯[1]。該技術(shù)是一種快速成型技術(shù)，基于數(shù)字模型文件，應(yīng)用粉末狀金屬或者塑質(zhì)材料等，通過逐層打印形成的立體構(gòu)造物。隨著科技技術(shù)和計(jì)算機(jī)智能技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)在未來必將得到更廣泛的發(fā)展空間。

一、3D打印技術(shù)的重要性

1、促進(jìn)生產(chǎn)形式的轉(zhuǎn)變

目前，生產(chǎn)組織形式以“集中生產(chǎn)”為主，該形式帶來大量的碳排放。3D打印技術(shù)促使該模式發(fā)生根本性的改變，實(shí)現(xiàn)“分散生產(chǎn)”的生產(chǎn)組織形式，以減少碳排放[2]。該技術(shù)下的生產(chǎn)組織方式能有效提升生產(chǎn)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的個(gè)性化生產(chǎn)。

2、促進(jìn)商業(yè)形式的轉(zhuǎn)變

3D打印技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了“個(gè)人生產(chǎn)”商業(yè)形式的發(fā)展。3D打印技術(shù)催生了個(gè)人生產(chǎn)的C2B形式的發(fā)展，主要以3D打印產(chǎn)品和服務(wù)交易為主要內(nèi)容。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的深化，該種商業(yè)形式更具優(yōu)勢(shì)，成為商業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要方向。

3、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)形式的轉(zhuǎn)變

3D打印技術(shù)以用戶體驗(yàn)為導(dǎo)向，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)形式的轉(zhuǎn)變。3D打印技術(shù)更重視個(gè)性化定制，規(guī)模化經(jīng)濟(jì)影響力較小，主要集中于消費(fèi)能力較強(qiáng)的用戶，將規(guī)模經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w驗(yàn)式經(jīng)濟(jì)，也就是3D打印技術(shù)有助于提高個(gè)性化產(chǎn)品和服務(wù)，強(qiáng)化市場(chǎng)應(yīng)變能力。

二、3D打印技術(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)新模式的優(yōu)勢(shì)

1、拓展了設(shè)計(jì)人員的想象空間

3D打印主要是借助計(jì)算機(jī)通過3D軟件建立模型，并應(yīng)用STL文件格式傳輸?shù)?D打印機(jī)，且識(shí)別片層截面，完成文件的輸出。該模式下的設(shè)計(jì)師可專注產(chǎn)品形態(tài)的創(chuàng)意和功能的創(chuàng)新，也就是設(shè)計(jì)為生產(chǎn)。能夠讓設(shè)計(jì)師對(duì)形態(tài)進(jìn)行豐富的想象和創(chuàng)新，而傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式是很難達(dá)到的[3]。

2、大幅縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)成型的周期

3D打印技術(shù)可幫助生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)對(duì)不同要求的消費(fèi)者，設(shè)計(jì)師則可通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來進(jìn)行創(chuàng)意和設(shè)計(jì)，重視利基產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)及生產(chǎn)。3D打印適合小規(guī)模制造，特別是高端、個(gè)性的定制產(chǎn)品，比如：元部件的生產(chǎn)。雖然，3D打印生產(chǎn)的材料仍以熟料為主，但金屬材料也逐步被應(yīng)用起來，大大縮短了設(shè)計(jì)成型的周期。

3、節(jié)省了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)的成本

目前，市場(chǎng)需求的更新變化速度較快，如果新產(chǎn)品在生產(chǎn)后未得到有效的銷售，則會(huì)帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。而使用3D打印技術(shù)，可預(yù)先將產(chǎn)品生產(chǎn)，如新產(chǎn)品符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)的需求，則可進(jìn)行模具的開發(fā)，再實(shí)行批量式生產(chǎn)。同時(shí)，3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)模具生產(chǎn)可達(dá)到相互補(bǔ)充的效用。該種模式實(shí)現(xiàn)了共同設(shè)計(jì)到銷售到按需生產(chǎn)的流程，有效降低了生產(chǎn)企業(yè)的成本。

三、3D打印技術(shù)背景下產(chǎn)品設(shè)計(jì)新模式的應(yīng)用

1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3D打印技術(shù)的設(shè)計(jì)模式為工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)和開發(fā)提供了新的方法。3D打印技術(shù)的應(yīng)用可更為直接、準(zhǔn)確、有效的將設(shè)計(jì)創(chuàng)意轉(zhuǎn)變成功能較多的實(shí)際物品，有效減少設(shè)計(jì)時(shí)間和費(fèi)用，提升了生產(chǎn)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2、建筑業(yè)的應(yīng)用

對(duì)于現(xiàn)代化建筑設(shè)計(jì)而言，應(yīng)用3D打印技術(shù)，可設(shè)計(jì)出建筑的初期模型，準(zhǔn)確、形象、直觀的展示出建筑的效果和相關(guān)的測(cè)量，以及3D打印技術(shù)帶來的真實(shí)感。在建筑行業(yè)，設(shè)計(jì)師和建筑工程師通過應(yīng)用3D打印技術(shù)來設(shè)計(jì)和制作建筑產(chǎn)品的外形，應(yīng)用3D技術(shù)可降低設(shè)計(jì)費(fèi)用、保護(hù)環(huán)境、提升真實(shí)感，同時(shí)節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間。大程度滿足了設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意要求和建筑企業(yè)的生產(chǎn)要求。

3、機(jī)械制造業(yè)的應(yīng)用

由于3D打印技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，使其在機(jī)械制造業(yè)種具有廣泛的應(yīng)用。一般應(yīng)用在小批量、單個(gè)金屬元部件的設(shè)計(jì)和制作上。對(duì)于一些特殊復(fù)雜的元部件，因單件生產(chǎn)或?yàn)樾∨可a(chǎn)，通常采用3D打印技術(shù)來完成模型，大幅降低了生產(chǎn)成本，縮短了周期，也符合機(jī)械設(shè)計(jì)高穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度的要求。

4、模具制造業(yè)的應(yīng)用

3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)模具生產(chǎn)技術(shù)的結(jié)合，可有效縮短模具開發(fā)和制作的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，是強(qiáng)化制作關(guān)鍵環(huán)節(jié)和模型設(shè)計(jì)的主要方法。3D打印技術(shù)在模具制造業(yè)中的應(yīng)用主要有間接制造和直接制造兩種類型。

5、醫(yī)學(xué)和航空方面的應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)方面，以醫(yī)學(xué)資料作為基礎(chǔ)，應(yīng)用3D打印技術(shù)將人體的各種器官模型制作出來，為外科手術(shù)提供了極大的價(jià)值，比如可打印出骨骼、牙齒等，有助于豐富臨床治療方法，為人們的健康服務(wù)；在航空方面，一些航空實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂赏ㄟ^3D打印技術(shù)來完成，提高實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量和效率。

在現(xiàn)代化設(shè)計(jì)行業(yè)中，要積極轉(zhuǎn)變觀念，強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)建立科學(xué)完善的設(shè)計(jì)模式。近年來，隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，有力推進(jìn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式的創(chuàng)新和改革，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)師和用戶共同參與、共同設(shè)計(jì)及工作生產(chǎn)的新模式，在各個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)3D打印技術(shù)效益的最大化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張 楠.李 飛.3D打印技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對(duì)未來產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響[J].機(jī)械設(shè)計(jì).2013，30（7）：97-99

[2] 李 丹.田 航.3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)[J].藝術(shù)教育.2014，9（7）：279

[3] 劉勇利.淺談3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品.2013，25（12）：1endprint