黃葉鋒??

摘 要：3D打印是制造技術的創(chuàng)新，它的出現(xiàn)和發(fā)展對工業(yè)設計產(chǎn)生巨大的影響。本文對3D打印的重要性，工業(yè)設計專業(yè)學生學習設計中存在的一些問題，3D打印在學生學習設計時的影響情況以及學生應如何利用3D打印來提高自身設計能力水平這幾個方面進行討論和分析。說明3D打印對工業(yè)設計專業(yè)學生學習設計產(chǎn)生重要的影響，極大提高學生的設計能力。

關鍵詞：3D打?。还I(yè)設計專業(yè)學生；設計能力影響

一、 3D打印的重要性

3D打印是一種創(chuàng)造性的打印方式，也被稱為增材制造、快速成型、快速制造等。它是一種以三維CAD設計數(shù)據(jù)為基礎，將特定材料（包括液體、粉材、線材或塊材等）一層層疊加起來成為實體結構的制造方法。這種通過三維設計軟件和3D打印技術結合在一起，改變傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)方式，使傳統(tǒng)受工藝限制的產(chǎn)品都可以被打印出來，對產(chǎn)品生產(chǎn)模式與人類設計生活等方式尤其是對工業(yè)設計產(chǎn)生了重要的影響。

二、 工業(yè)設計專業(yè)學生學習設計情況調查和分析

工業(yè)設計專業(yè)是我國一個新興的、綜合性的應用型專業(yè)，該專業(yè)涉及許多領域，是一門交叉學科，實踐性強。該專業(yè)的學生需要具備健全的知識結構和儲備、良好設計能力與創(chuàng)新創(chuàng)造能力以及良好的人文素養(yǎng)。

目前，國內的工業(yè)設計專業(yè)學生主要以老師教授設計課程為主，以設計工作室為平臺，學生參與設計競賽或為企業(yè)實做等途徑和手段來學習并提高自己的設計能力。

經(jīng)過調查發(fā)現(xiàn)，目前工業(yè)設計學生普遍的學習方式還是以老師灌輸理論知識為主，不能得到充足的實踐鍛煉機會。即使經(jīng)過幾年的學習，也只能掌握工業(yè)設計的理論知識和基礎設計技能，畢業(yè)后的設計能力難以勝任相應的設計崗位。

例如：學生在設計過程中，在手繪方案或者計算機建模后，往往需要做出實物模型來驗證分析設計產(chǎn)品的可行性。但是，由于材料、工具等諸多條件的限制，學生無法將實物模型與圖紙上或計算機上的模型完美匹配，一些復雜結構無法完整呈現(xiàn)，只能將設計簡單化，這樣最終的效果無論是學生還是老師，都不會很滿意，學生更會因此而逐漸放松設計的要求，甚至失去興趣。這樣不利于學生創(chuàng)新性、積極性以及設計能力的提升，而3D打印則會很好地解決這個問題。

三、 3D打印技術的引入提高設計能力

工業(yè)設計的核心是創(chuàng)新，3D打印的精髓是個性創(chuàng)造，這兩者結合在一起相得益彰。學生作為最富創(chuàng)意的群體，利用好3D打印技術，提高自我的設計能力，將思維得到更好地發(fā)散與拓展，設計出真正有用的產(chǎn)品。

3D打印技術的引入可以從以下幾個方面大大提高學生的設計能力。

1. 提升三維建模能力

學生可以利用三維掃描技術測出實物模型表面的點云數(shù)據(jù)，再經(jīng)過曲面重構造型軟件等獲得實物模型的3D數(shù)字模型，這是3D打印的逆向工程。通過這個步驟，學生可以將自己所想改進的原型產(chǎn)品進行快速、準確地測量，將原型產(chǎn)品中部分零件進行利用，直接對產(chǎn)品不足之處進行創(chuàng)新再設計，最終將得到一個比直接建模更加成熟嚴謹?shù)哪Ｐ汀Ｔ谀Ｐ椭?，學生會更加注重細節(jié)，因為許多復雜的結構和設計點都會在打印中體現(xiàn)出來，這就促使學生在建模的時候會更加嚴謹。

嚴謹和成熟的建模要求學生至少精通一門甚至多門三維軟件，包括參數(shù)化的軟件PROE、SOLIDWORKS以及UG等，非參數(shù)化的三維軟件，例如犀牛。不同的軟件優(yōu)越性也不一樣。參數(shù)化軟件的優(yōu)越性在于易于編輯和修改以及對應生產(chǎn)制造良好的兼容性，而非參數(shù)化軟件對于構建復雜曲面、快速表現(xiàn)外觀設計想法十分實用。因此，學生的三維建模能力會得到很大的提升。

2. 提高實踐操作能力

引入3D打印技術，學生必然要學會操作3D打印設備，學生在專業(yè)課程中親身實踐，完成從設計到生產(chǎn)的整個流程，并且利用3D打印技術打印，從而對處于設計階段的產(chǎn)品做出快速評價、修改及功能試驗。通過反復修改的過程能夠鍛煉學生在設計實踐中的科學與嚴謹?shù)乃刭|，學生的實踐能力大大提高，同時也增強了學生的就業(yè)競爭力。

3. 提高產(chǎn)品性能意識

3D打印出來的實物一部分是可以當做產(chǎn)品直接使用，這就要求學生對于產(chǎn)品的性能方面有足夠的了解，并且對于打印的材料也要有清楚的認識。3D打印可以將圖紙或計算機上的虛擬設計成為現(xiàn)實實物，更加直觀，最終檢驗設計是否合理。只有測試產(chǎn)品性能，學生不止會考慮產(chǎn)品的功能形態(tài)，更會注重本身的性能。了解掌握3D打印技術的工業(yè)設計學生會更加嚴謹，思考會更加全面，設計的產(chǎn)品也會更加成熟。

4. 開拓思維想象空間，提高創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)的設計一般是在原材料基礎上，使用切割、磨削、腐蝕等辦法，去除多余部分，再以拼裝、焊接等方式組合成最終產(chǎn)品，加工工藝必須適應批量生產(chǎn)的要求以及各種設計要求與標準。但是利用3D打印，學生可以突破傳統(tǒng)的這些局限，3D打印技術無需原胚和模具，可以直接根據(jù)計算機模型數(shù)據(jù)，通過增加材料的方法生成任何形狀的物體。3D打印可以制造受傳統(tǒng)工藝限制的產(chǎn)品，學生可以自由發(fā)揮，天馬行空地想象，最終為產(chǎn)品的設計提供了無限的創(chuàng)意。3D打印過程中，學生的創(chuàng)新思維得到充足地發(fā)揮，不僅為設計注入持久的設計靈感和創(chuàng)新動力，還能有助于提升設計能力。

5. 提高設計成就感

3D打印技術是這個時代最先進的制造技術，可以快速地將設計的物體打印出來，大大提升工業(yè)設計專業(yè)學生設計興趣。通過反復修改設計，最終將自己的設計變?yōu)閷嵨?，學生會獲得設計的成就感與自豪感。

6. 提升學生綜合素質

3D打印技術集計算機技術、材料科學、控制技術、機械技術、光學工程等于一體，學習3D打印技術需要掌握理論知識，同時具備軟件操作能力和設計知識以及熟練地操作設備能力。學生可以掌握最前沿設計的技術支撐，同時培養(yǎng)了觀察力，嚴謹?shù)脑O計態(tài)度，提升創(chuàng)新設計能力，拓寬了設計思維，鍛煉實踐操作能力，從而整體提升學生的綜合能力和素質。

四、 工業(yè)設計專業(yè)的學生如何利用好3D打印技術

工業(yè)設計專業(yè)的學生可以利用3D打印技術和各種設計軟件制作模型來表達自己的設計想法，這樣可以增加自己動手操作的空間，獲得充分的實踐機會。

學生可以在競賽過程和與企業(yè)實做的反饋中驗證自己的設計是否具有社會價值，可以將理論轉變?yōu)閷崙?zhàn)，獲得更多接觸社會真實課題的機會，在參與過程中不斷提升自己的設計能力。參加各類工業(yè)設計競賽，是非常好的自我提升設計能力的途徑。除了傳統(tǒng)的紅點獎、IF獎等，如今也興起一些以3D打印為主的工業(yè)設計競賽。例如同濟大學主辦的“工業(yè)4.0-國際大學生3D打印機設計邀請賽”；江蘇省經(jīng)信委主辦的“江蘇省大學生3D打印創(chuàng)意大賽”；中國創(chuàng)e設計3D打印大獎賽……這些都說明了3D打印技術在工業(yè)設計專業(yè)以及這個行業(yè)的重要性。未來的設計不僅僅停留在圖紙和電腦上，更會直接體現(xiàn)在實物上，學生想要充分地展示自己的創(chuàng)意，實物是最好的語言，最完美展現(xiàn)實物，那就是依靠3D打印技術來實現(xiàn)，在學習和掌握3D打印中提升自己的設計能力。

另外，學生還可以借助3D打印服務網(wǎng)絡平臺，將自己的作品進行上傳分享，與其他設計師進行研究討論，實時獲取各方意見，完善設計方案，提升自己的設計水平。學生還可以在平臺上學習到更為專業(yè)的3D硬件設備，軟件支持，專業(yè)的解決方案，包括逆向工程、產(chǎn)品設計、教育培訓等，進一步提升自己的設計能力。

五、 總結

工業(yè)設計的核心是創(chuàng)新，3D打印的引入使該專業(yè)有更好的發(fā)展前景。學生可以借此機會擴大知識儲備，開拓思維想象空間，獲得更多創(chuàng)意來源，從而激發(fā)設計興趣與熱情，進一步提高創(chuàng)新設計能力。同時學生也將提升自身嚴謹?shù)脑O計態(tài)度，更專業(yè)的建模能力，增強實踐操作技能，提升設計成就感，加強自身的整體設計能力和綜合素質，從而保持對工業(yè)設計專業(yè)的熱愛，為進入工業(yè)設計行業(yè)奠定基礎，為國家現(xiàn)代工業(yè)化貢獻自己的力量。

參考文獻：

[1]王維，王克峰，張啟超，盧升萍.3D打印技術概論[M].遼寧人民出版社，2015.11.01.

[2]周磊晶.3D打印對工業(yè)設計發(fā)展的影響[J].科技創(chuàng)新與應用，2015.06.28.

[3]崔延琳，張恒.淺談工科類院校工業(yè)設計專業(yè)學生的素質培養(yǎng)策略[J].才智，2014.09.05.

[4]程旭鋒.工業(yè)設計專業(yè)學生實踐能力培養(yǎng)模式的設想[J].中國林業(yè)教育，2009.06.15.

[5]鄭濤.3D打印技術在工業(yè)設計專業(yè)教學中的應用[J].教育教學論壇，2016.04.13.

[6]劉勇利.3D打印對工業(yè)設計的促進作用分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2014.10.18.