張楠楠　許莉鈞　李學(xué)強

摘 要：通過對工業(yè)設(shè)計傳統(tǒng)模式的研究和探討，在新舊生產(chǎn)方式的對比的基礎(chǔ)上，研究3D打印新技術(shù)對產(chǎn)品設(shè)計理念、細(xì)節(jié)及應(yīng)用模式所帶來的影響。探索嘗試建立起一個以應(yīng)用3D打印為技術(shù)前提的，能夠?qū)崿F(xiàn)人機交互設(shè)計、快速制造和社會化個性定制的，通過現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)電商服務(wù)平臺為合作形式的一種全新的工業(yè)設(shè)計模式，以及這種創(chuàng)新模式在高校中的初步應(yīng)用和推廣。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計模式；3D打印技術(shù)；工業(yè)設(shè)計；模式變革

21世紀(jì)是由中國制造轉(zhuǎn)型為中國創(chuàng)造的一個時期。在這個轉(zhuǎn)型的過程中，工業(yè)設(shè)計將起到一個關(guān)鍵性的作用。3D打印技術(shù)的應(yīng)用給工業(yè)設(shè)計注入了新的生，3D打印技術(shù)教育的跟進勢在必行了。它在工業(yè)設(shè)計系統(tǒng)中已起到了關(guān)鍵性的作用，已成為培養(yǎng)工業(yè)設(shè)計人才上的必修技術(shù)，對未來工業(yè)設(shè)計教學(xué)模式起到很重要的影響。

1 3D打印技術(shù)的研究和應(yīng)用

3D打印技術(shù)提供了一種極具成本優(yōu)勢的方式，能在設(shè)計生產(chǎn)各環(huán)節(jié)實現(xiàn)技術(shù)的迭代應(yīng)用。在關(guān)鍵的開發(fā)初始階段，快速獲取產(chǎn)品設(shè)計的及時反饋信息，對于產(chǎn)品設(shè)計近乎及時的修改，不僅利于降低成本，而且能夠加快產(chǎn)品上市時間。通過研究3D打印技術(shù)在高校工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用，并結(jié)合對材料的開發(fā)和輔助研究，對于在產(chǎn)品設(shè)計流程中采用3D打印技術(shù)的生產(chǎn)企業(yè)來說，增加了明顯的競爭優(yōu)勢。隨著3D打印設(shè)備價格的下降，其使用需求市場將進一步擴大，尤其是在企業(yè)和學(xué)校方面。3D打印設(shè)備耐用、成本低廉、打印快捷準(zhǔn)確等好處能幫助企業(yè)縮短產(chǎn)品上市周期，增強企業(yè)競爭力。

1.1 3D打印技術(shù)原理

3D 打印是添加劑制造技術(shù)的一種形式，在添加劑制造技術(shù)中三維對象是通過連續(xù)的物理層創(chuàng)建出來的。3D 打印機相對于其他的添加劑制造技術(shù)而言，具有速度快，價格便宜，高易用性等優(yōu)點。3D 打印機就是可以“打印”出真實3D 物體的一種設(shè)備，功能上與激光成型技術(shù)一樣，采用分層加工、疊加成形，即通過逐層增加材料來生成3D 實體，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)完全不同。之所以稱之為“打印機”，是參照了其技術(shù)原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。

1.2 3D打印技術(shù)工藝特點

快速原型指的是利用計算機生成的STL數(shù)據(jù)建立三維模型的一類技術(shù)群。細(xì)絲狀原材料以及可熔的支撐材料從位于材料艙室的自動加載器向上傳送到擠壓頭。在擠壓頭部，材料加熱到半液態(tài)，經(jīng)過兩個擠壓噴頭嘴的擠壓，擠出半流動的材料，在成形基底上沉積成非常精確的薄層。打印頭在坐標(biāo)軸X、Y 方向移動，沉積基底沿著Z軸下降，成形好的原型及其支撐材料從下向上層層沉積。當(dāng)三維實體原型制作完成后，去除支撐材料，原型開始使用，如果需要，進行精加工。相比于其他的快速原型技術(shù)，3D打印技術(shù)速度更快，價格更便宜，而且需要在設(shè)計階段的早期建造概念模型或者工作原型時，此項技術(shù)是非常有用的。將設(shè)計圖紙送到專門的服務(wù)部門制造模型可能會花費上百美元或者更多，而采用3D 打印設(shè)備可以在幾個小時之內(nèi)僅僅花費很少的費用就可制造出相應(yīng)的模型。3D 打印設(shè)備的體積較小，使其可作為一個辦公室設(shè)備。而大型的快速原型系統(tǒng)通常需要集中安置并需要專門的人員來操作。

1.3 3D打印技術(shù)的競爭優(yōu)勢

一個產(chǎn)品處于設(shè)計階段的時間越長，它推向市場所需的周期時間相應(yīng)也越長，對于一個公司來說，這意味著利潤會降低。3D 打印技術(shù)是縮短設(shè)計過程的最優(yōu)選擇。此外，3D 打印技術(shù)消除了由于外購產(chǎn)品原型可能會導(dǎo)致的運送延遲、行政減速。這樣制造商在管理生產(chǎn)時具有更大的靈活性。3D 打印設(shè)備成本相對較低，使其成為企業(yè)的最佳選擇。而且3D 打印設(shè)備的年度維護成本也相對較低。

1.4 3D打印技術(shù)的應(yīng)用和使用設(shè)計過程的獲利

設(shè)計人員和工程師使用3D打印設(shè)備進行概念開發(fā)和產(chǎn)品設(shè)計。他們幫助使用者或者潛在的客戶通過實際模型來了解、感受一個真實的零件，而不是依賴他們想象生成的一個計算機圖形。更快地進行設(shè)計迭代。采用3D 打印設(shè)備，設(shè)計小組能夠與其他可以提供反饋的人員一起盡早審核產(chǎn)品概念。這種與工程、市場、質(zhì)量保證等部門的實時協(xié)作能夠盡早獲得設(shè)計質(zhì)量意見，使設(shè)計人員在設(shè)計過程及其隨后的測試中進行相應(yīng)調(diào)整。及早變更可節(jié)省成本。在設(shè)計過程中，越靠后進行設(shè)計變更，成本將越高。通過與其他部門進行頻繁地交互和協(xié)作，及早解決設(shè)計缺陷，將降低這些變更成本。

2 工業(yè)設(shè)計教學(xué)新模式的探索分析框架

理論準(zhǔn)備上從網(wǎng)絡(luò)時代工業(yè)設(shè)計的新特點和新要求出發(fā)，分析比較了傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計模式與現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計模式的區(qū)別和不足，分別研究了基于軟件設(shè)計中的交互設(shè)計模式，基于CAID技術(shù)研究下的并行工程和逆向工程設(shè)計模式以及基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究下的設(shè)計眾包模式和它們的目標(biāo)，為創(chuàng)新設(shè)計奠定了理論研究基礎(chǔ)。又通過對它們設(shè)計流程的具體分析得到了啟發(fā)，進而探求到了一種能實現(xiàn)人性化、個性化的人機交互應(yīng)用、快速生產(chǎn)制造和社會化個性定制生產(chǎn)為目標(biāo)的3D打印技術(shù)及其在各自環(huán)節(jié)中的流程設(shè)計。在此分析框架內(nèi)，可以看出，重點部分的創(chuàng)新設(shè)計在于3D打印技術(shù)的應(yīng)用和結(jié)合現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)的電子商務(wù)平臺為合作形式的一種全新的工業(yè)設(shè)計模式，以及在高校工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用。

3 結(jié)語

通過研究3D打印技術(shù)及在工業(yè)設(shè)計上的應(yīng)用問題，并結(jié)合新時代電商服務(wù)功能和理念進而研究出未來工業(yè)設(shè)計的創(chuàng)新應(yīng)用模式，有較好的學(xué)科發(fā)展前景和創(chuàng)新思想。并且通過多種平臺和渠道的合作，應(yīng)用從高校開始試點和推廣，有利于推動高校工業(yè)設(shè)計教育的發(fā)展步伐，具有良好的應(yīng)用前景。期許展望3D打印技術(shù)將給未來的工業(yè)設(shè)計帶來的更加多元化的發(fā)展趨勢和空間，從而將工業(yè)設(shè)計更加大眾化、普適化到與人們生活、生產(chǎn)息息相關(guān)的各個方面中去。

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作者簡介：張楠楠（1983—），女，江蘇徐州人，景觀設(shè)計專業(yè)碩士，講師，從事環(huán)境藝術(shù)設(shè)計、珠寶首飾設(shè)計專業(yè)講授及設(shè)計工作，發(fā)表論文5余篇。