摘 要：本文基于一般設計流程進行家用3D食品打印產品設計，通過用戶研究建立用戶角色模型，獲取目標用戶產品痛點、需求與期望，分析產品功能設計，建立產品功能系統(tǒng)，在此基礎上進行草圖繪制與方案設計，以此進行家用3D食品打印產品設計研究。研究表明，家用3D食品打印機產品設計能夠改善吞咽障礙用戶生活飲食，幫助用戶提高生活質量。

關鍵詞：3D打印；食品加工；產品設計

中圖分類號：TP334.8 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）06-0188-02

Abstract：This article is based on the general design process of home 3D food printing product design. Through the user research，the user role model is established，the target user's product pain point，the demand and expectation are obtained，the product function design is analyzed and the product functional system is established. On this basis，the sketch drawing and the scheme design are carried out to carry out the research of the household 3D food printing product design. Research shows that the design of household 3D food printers can improve users with swallowing disorders to live and eat，and help users improve their quality of life.

Keywords：3D print；food processing；product design

0 引 言

人口老齡化是我國乃至世界各國面臨的重要問題，目前全世界60歲以上的人口已達世界總人口的12.3%，到2050年這一數字將上升到22%。[1]老年人群由于脂肪組織增加、肌肉蛋白較差、肌肉力量減弱等，易產生吞咽困難等問題，是發(fā)生吞咽障礙的主要人群。[2]吞咽障礙容易導致營養(yǎng)不良，降低生活質量，甚至有引發(fā)食道異物導致窒息或感染的危險。[3]將固體食物加工為凝膠狀、泥狀可以降低吞咽難度，是改善吞咽障礙患者生活質量的重要措施。[2]3D打印技術能夠實現材料選擇與造型構建，其打印出的產品有準確度高、個性化強的特點。通過將3D打印技術與食品加工相結合，能夠生產出易于吞咽障礙患者食用、營養(yǎng)均衡的個性食品。

本文通過對吞咽困難人群相關生活狀況進行研究，分析目標用戶需求，定義產品功能，基于3D打印技術提出家用3D食品打印機設計方案。

1 3D打印技術及其在食品加工領域的發(fā)展

3D打印技術是一種計算機平臺控制的以激光裝置或噴墨打印實現快速成型的增材制造技術。[4]3D打印技術基于其打印原料種類或成型方式有FDM（熔融沉積）、SLA（光敏樹脂固化）、SLS（激光燒結）、3DP（三維噴射打?。┘夹g。隨著3D打印技術應用范圍逐漸擴大，基于FDM技術的3D食品打印技術在食品行業(yè)出現并逐步成熟。

3D食品打印將要打印的食品原料加工后裝入原料盒中，放入3D打印機后在計算機中選擇想要的形狀與原料比例，將食品原料按照預設設置通過噴頭擠出至打印平臺，實現食品制作。3D食品打印目前可加工制作巧克力、冰激凌、披薩、果泥、肉糜、面團等食物。

2 家用3D食品打印產品設計研究

2.1 概念建立

3D食品打印機可以加工凝膠狀、泥裝食物原料，生產質量可控、造型多樣、營養(yǎng)豐富的食品，能夠滿足吞咽障礙患者需求，提高其生活質量。因此，將為吞咽障礙患者設計家用3D食品打印機設為本次設計概念。

2.2 用戶角色模型

用戶角色模型可以抽象地定義用戶類別及其問題之間的關系，包括需求、興趣與期望、行為模式。[5]用戶角色模型可以分為六類[6]，設計任務中經常使用首要人物模型與次要人物模型。首要人物模型代表設計的主要目標，用于識別目標人群的主要特征與需求。次要人物模型是首要人物模型的補充，用于體現目標人群的其他需求。建立用戶角色模型首先對目標人群進行定性研究，再細分用戶群，最后針對每一個細分群體創(chuàng)建用戶角色模型。[7]通過對吞咽障礙人群進行研究，可將吞咽障礙人群分為三類，一類是因年齡增長身體機能變化導致吞咽障礙的老年人，一類是因手術導致吞咽出現障礙的人群，一類是因腦中卒導致吞咽障礙的老年人。因第三類人群需要陪護人員特殊照料，患者不具有產品使用能力，所以對前兩類用戶進行研究。通過定義人物角色優(yōu)先級、人物名稱、人物照片、人物信息、典型事件描述、使用目的、用戶痛點與價值需求，分別建立用戶角色模型。

2.3 需求分析

用戶需求分析是產品設計的重要出發(fā)點，設計創(chuàng)新首先應當理解目標用戶的期望與需求。[8]通過研究目標用戶的日常生活，尋找吞咽困難患者在飲食過程中存在的痛點與渴望達成的目標，并進行記錄，基于記錄的數據進行痛點-需求轉換，將用戶痛點翻譯成設計人員易于理解的產品需求。由于痛點與目標對目標用戶在使用場景中的影響程度不同，因此需要根據用戶需求的重要程度與必要性按照1（不重要）-5（非常重要）進行需求等級劃分。將分析完成的用戶痛點與需求整理成表。

2.4 功能定義

產品的功能是對產品輸入與期望輸出之間的清晰和可重現關系的描述，獨立于任何特殊的形式之外。[9]通過分析吞咽障礙用戶痛點與需求，將用戶信息與需求轉化為3D食品打印機產品需求，進而轉化為產品功能，建立產品需求-功能映射表。

將所得的產品需求-功能映射表進行整理，去除冗余功能與無關功能，區(qū)分功能等級，分析功能關系，并進一步分析現存功能是否必要，是否缺少必要功能，建立功能系統(tǒng)圖。

3 方案設計與評價

基于建立的用戶角色模型與產品功能系統(tǒng)，通過繪制概念草圖，確定產品方案，并對產品方案進行進一步細化，最終對設計方案進行評價。

3.1 草圖討論

繪制概念草圖可以確定產品的造型設計與功能布局。同時，大量方案的繪制可以幫助設計人員開發(fā)創(chuàng)新思維，從中挑選更加滿意的設計方案。針對家用3D食品打印機概念，3D食品打印機按照其結構造型多為方形，以方形為造型發(fā)散點進行思維擴展。繪制大量手繪草圖推敲產品造型。所繪制的造型推敲圖片具有初步產品造型，但部分造型不利于產品功能識別與設計，因此設計人員從中選取部分造型進行草圖繪制。

3.2 設計展示

通過對比設計草圖，最終設計人員選定其中方案作為最終方案，并進行進一步細化。對產品細節(jié)進行進一步描述，說明產品尺寸，說明產品使用方法。最終設計方案如圖1所示。

最終設計方案說明，目標用戶可以購買一組裝有食物原料的原料盒，將原料盒放入3D食品打印機后可以選取想要吃的食品，在打印結束后獲得食品，打印出的食品具有質量可控、易于吞咽、造型多樣、味道個性的特點，并且相較手動制作泥狀食品相比能大幅縮短制作時間，降低制作難度，符合吞咽障礙人群的產品需求。

3.3 方案評價

最后采用以用戶為中心的評價方法，邀請部分目標用戶以代表非常不滿意、不滿意、一般、滿意、十分滿意的1-5分制評價設計方案。最終平均分為3.6分，對方案的評價處于一般和滿意之間。

4 結 論

本文通過對3D食品打印技術進行研究，按照一般設計流程，進行用戶研究，提出設計方案并展開設計，具有設計邏輯?，F有的3D食品打印機多是基于技術原型設計，沒有從用戶角度分析用戶痛點與需求，本文從吞咽障礙人群出發(fā)，通過研究目標人群開展設計，所提出的產品設計能夠解決用戶的實際需求，具有應用價值與市場空間，使3D食品打印機開始走向民用化。

本文僅從設計角度開展家用3D食品打印機設計，由于目前3D食品打印技術并未得到充分開發(fā)，所提出的設計方案略顯單調，且未充分說明內部機械結構與產品的實際使用體驗研究，缺少必要的產品原型說明，下一步將著重于產品實現方面對3D食品打印機進行研究。

參考文獻：

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[9] 王潤鴻，閻艷，上官景昌，等.基于產品開發(fā)業(yè)務本體模型的知識庫系統(tǒng)構建研究 [C]//全國先進制造技術高層論壇暨第七屆制造業(yè)自動化與信息化技術研討會.全國先進制造技術高層論壇暨第七屆制造業(yè)自動化與信息化技術研討會論文集.中國機械工程學會 中國自動化學會，2008.

作者簡介：劉鵬（1995.09-），男，漢族，山東煙臺人，本科。研究方向：工業(yè)設計。