文 藝 康紅娜 （南華大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院 421000）

3D打印技術(shù)對(duì)高校工業(yè)設(shè)計(jì)教育的啟示

文 藝 康紅娜 （南華大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院 421000）

3D打印技術(shù)是具有強(qiáng)大發(fā)展?jié)摿Φ囊豁?xiàng)新的工業(yè)制造技術(shù)，將在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來(lái)深刻的影響。工業(yè)設(shè)計(jì)類的高校應(yīng)該重視3D打印技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。一方面，3D打印技術(shù)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)教育具有良性促進(jìn)作用；另一方面，高校工業(yè)設(shè)計(jì)針對(duì)3D打印技術(shù)進(jìn)行的產(chǎn)學(xué)研相關(guān)工作將引領(lǐng)3D打印技術(shù)走向更為廣闊的前景。

3D打??；高校；工業(yè)設(shè)計(jì)教育

一、什么是3D打印技術(shù)？

3D打印，是近幾年在工業(yè)領(lǐng)域炙手可熱的一項(xiàng)新的制造技術(shù)。英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志認(rèn)為3D打印可以與蒸汽機(jī)和電力的發(fā)明相提并論，是第三次工業(yè)革命最具標(biāo)志性的生產(chǎn)工具，將對(duì)社會(huì)多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域帶來(lái)深刻影響。與此同時(shí)3D打印的維度也在不斷地?cái)U(kuò)展，在2015年的CES大會(huì)上，NervousSystem運(yùn)用4D打印技術(shù)打印的“運(yùn)動(dòng)學(xué)連衣裙”，賦予了打印成型的物品第四維度——適應(yīng)性，讓打印產(chǎn)品有了時(shí)間維度上的拓展，從而帶來(lái)更加舒適的效果。5D打印就是指打印活性材料，比如麻省理工設(shè)計(jì)了“星際游客盛裝”系列服裝，服裝設(shè)計(jì)了帶有內(nèi)部腔體的3D打印的血管結(jié)構(gòu)，然后他們將具有生命特征的元素嵌入到這些腔體中，賦予了打印產(chǎn)品孕育新機(jī)體的能力實(shí)現(xiàn)了更多維的拓展。

二、3D打印技術(shù)在教育領(lǐng)域的研發(fā)現(xiàn)狀

基于3D打印技術(shù)的良好發(fā)展前景和應(yīng)用創(chuàng)新空間，針對(duì)3D打印的教育應(yīng)用具有重要的探索意義。英國(guó)教育部開(kāi)展了一項(xiàng)為期一年的試驗(yàn)項(xiàng)目，以21個(gè)學(xué)校為試點(diǎn)，將3D打印技術(shù)應(yīng)用到數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程和設(shè)計(jì)等課程中，探索3D打印的教學(xué)應(yīng)用，推動(dòng)教學(xué)創(chuàng)新。各發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于3D打印的教育科研也都相繼推出了各具特色的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

國(guó)內(nèi)以清華大學(xué)為首的部分著名高校，部分研究成果已處于世界先進(jìn)水平。北京航空航天大學(xué)大力開(kāi)展3D打印技術(shù)的產(chǎn)學(xué)研合作，與中航工業(yè)集團(tuán)共同組建了中航天地激光科技有限公司成果產(chǎn)業(yè)化基地，其研發(fā)成果使我國(guó)成為目前世界上唯一利用激光快速成形技術(shù)生產(chǎn)飛機(jī)鈦合金大型主承力結(jié)構(gòu)件，并實(shí)現(xiàn)裝機(jī)應(yīng)用的國(guó)家，實(shí)現(xiàn)了3D打印在航空領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用。華中科技大學(xué)分別與湖北濱湖機(jī)電合作進(jìn)行了3D打印研究并產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作。這些高校主要針對(duì)3D打印設(shè)備、材料、技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，并將研發(fā)成果與企業(yè)合作進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。2近兩年大部分工程工業(yè)類高校均已購(gòu)買3D打印機(jī)作為教學(xué)設(shè)備。西安交大應(yīng)用3D打印技術(shù)，進(jìn)行醫(yī)學(xué)與制造業(yè)的跨界設(shè)計(jì)，制作了部分骨骼產(chǎn)品植入人體獲得了良好的醫(yī)療效果。由此看來(lái)，部分著名高校已經(jīng)把3D打印作為重要的科研設(shè)備，在航空航天、機(jī)械制造、產(chǎn)品研發(fā)等方面取得了顯著成效，并且致力于生物醫(yī)學(xué)等方面的研發(fā)。與此同時(shí)，3D在工業(yè)設(shè)計(jì)教育領(lǐng)域的應(yīng)用稍顯空白。

三、3D打印技術(shù)在于工業(yè)設(shè)計(jì)教育中的應(yīng)用思索

3D打印技術(shù)已經(jīng)大量應(yīng)用于設(shè)計(jì)行業(yè)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，教學(xué)科研的前端研究應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)積極應(yīng)對(duì)。許多民間設(shè)計(jì)師、設(shè)計(jì)組織都紛紛對(duì)3D打印技術(shù)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性的嘗試。如：2014年度的“曬上?！闭褂[由生活在上海的19位設(shè)計(jì)師圍繞主題“竹＋3D打印”進(jìn)行了一系列的設(shè)計(jì)嘗試，獲得了一致的好評(píng)。而在設(shè)計(jì)相關(guān)專業(yè)已有部分高校把3D打印作為重點(diǎn)研究方向，取得了階段性的成果。如2014年12月底，山東工藝美院舉辦的“3D打印工作坊”是其學(xué)校的名校工程項(xiàng)目的成果匯報(bào)展覽，其中匯集了數(shù)字藝術(shù)、動(dòng)漫設(shè)計(jì)、陶瓷設(shè)計(jì)、旅游產(chǎn)品設(shè)計(jì)等不同專業(yè)的學(xué)生作品。這都是好的開(kāi)端，值得我們?nèi)ジ鼮樯钊氲乃妓餮芯考討?yīng)用。

以下筆者就3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)教育中的應(yīng)用意義做了一些思考：

1.將3D打印技術(shù)引入到工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)，突破了以往加工工藝的大量局限性條件，有利于學(xué)生在設(shè)計(jì)的構(gòu)想過(guò)程中有更大的自由空間，能更加“天馬行空”的發(fā)揮創(chuàng)意。

2.針對(duì)單獨(dú)的專業(yè)設(shè)計(jì)課程來(lái)說(shuō)3D打印技術(shù)在教學(xué)中的使用可以減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)的周期，大大減少以往在設(shè)計(jì)過(guò)程中的模型制作與修改的過(guò)程；可以減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)討論過(guò)程中的溝通障礙，讓以往電腦中的虛擬模型更為成為可以看可以摸得實(shí)體；可以跟好的通過(guò)實(shí)際的模擬增加產(chǎn)品可行性評(píng)估與驗(yàn)證的可靠性。

3.將3D打印設(shè)備置入學(xué)生的提供了豐富的“做的經(jīng)驗(yàn)”。學(xué)習(xí)者使用3D打印機(jī)通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助三維軟件設(shè)計(jì)建模到打印出產(chǎn)品，獲得了有目的的直接設(shè)計(jì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，這些具體經(jīng)驗(yàn)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)提供了直接的感性認(rèn)識(shí)。在方案展示與交流的過(guò)程中3D打印作品通過(guò)演示和展覽等方式，使學(xué)生獲得“觀察的經(jīng)驗(yàn)”，實(shí)現(xiàn)學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中的深度參與，從而改善教學(xué)效果。3D打印將抽象概念和設(shè)計(jì)引入現(xiàn)實(shí)世界，對(duì)教學(xué)內(nèi)容中的某些抽象概念或科學(xué)過(guò)程進(jìn)行可視化展現(xiàn)，能夠更好地發(fā)揮“抽象的經(jīng)驗(yàn)”在設(shè)計(jì)應(yīng)用中的作用，使學(xué)生獲得更多的認(rèn)知體驗(yàn)，提高思維能力。最終是學(xué)生的學(xué)習(xí)形成了立體堅(jiān)實(shí)的“經(jīng)驗(yàn)之塔”。

4.積極搭建產(chǎn)學(xué)研一體3D打印創(chuàng)新平臺(tái)是可持續(xù)發(fā)展之路。有利于更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性項(xiàng)目的設(shè)計(jì)研究，開(kāi)展豐富的設(shè)計(jì)跨界研發(fā)。由于3D打印技術(shù)的廣闊應(yīng)用前景，以及工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科設(shè)計(jì)范圍“小到一根針，大到直升飛機(jī)”的廣泛適應(yīng)性，他們的有機(jī)結(jié)合可以涉及到很多產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新，如美容業(yè)的3D定制，可以通過(guò)掃描模擬更精確的定制你想要的鼻子或者胸部；醫(yī)學(xué)實(shí)現(xiàn)5D的打印產(chǎn)品，讓打印的人體器官可以在身體內(nèi)繼續(xù)良好的運(yùn)作；在時(shí)尚領(lǐng)域能夠進(jìn)行更加具有個(gè)性化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與定制；在食品行業(yè)，可以打印出各式各樣的食物造型，實(shí)現(xiàn)味覺(jué)美和視覺(jué)美的統(tǒng)一等。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，3D打印不是傳統(tǒng)技術(shù)的終結(jié)者，但3D打印技術(shù)是生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展最具應(yīng)用價(jià)值的新領(lǐng)域。工業(yè)設(shè)計(jì)是與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展緊密相連的學(xué)科，所以我們要了解3D打印技術(shù)，學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)，有創(chuàng)新有規(guī)劃的應(yīng)用好3D打印技術(shù)。

畢延剛.3D打印對(duì)高等院校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)的影響[A].2013國(guó)際工業(yè)設(shè)計(jì)研討會(huì)暨第十八屆全國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].2013.