王世磊，翁幸，李瑩

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基于TRIZ理論的3D浮雕打印

王世磊1，翁幸1，李瑩2

（1.哈爾濱工程大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150001；2.蘭州交通大學(xué)，甘肅 蘭州 730070）

基于哈爾濱印夢(mèng)科技有限公司3D浮雕打印實(shí)踐，應(yīng)用TRIZ理論創(chuàng)新方法，將浮雕系列產(chǎn)品從較為昂貴、費(fèi)時(shí)的傳統(tǒng)制作工藝轉(zhuǎn)移至廉價(jià)且迅速的3D打印生產(chǎn)工藝。依據(jù)TRIZ理論中多種方法，較為詳細(xì)地分析了該技術(shù)所處的階段、資源情況、技術(shù)矛盾等。最終通過方案的整理與評(píng)價(jià)，確定采用更精密設(shè)備、更細(xì)致軟件組合方案開展浮雕打印產(chǎn)業(yè)化實(shí)施。

TRIZ理論；3D浮雕打??；技術(shù)矛盾分析；最終理想解

1 引言

隨著3D技術(shù)的快速發(fā)展，其以獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)融入到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中。傳統(tǒng)的浮雕制作工藝如注塑、車床加工等具有耗時(shí)久、成本高、內(nèi)容單一的缺點(diǎn)，而3D打印技術(shù)很好彌補(bǔ)了這些劣勢(shì)。因此我們團(tuán)隊(duì)以此為契機(jī)，結(jié)合3D打印技術(shù)進(jìn)行浮雕產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)與制造。

2 問題描述

目前3D打印應(yīng)用服務(wù)行業(yè)遇到最大的問題是成本高，由于全彩3D打印所用的打印設(shè)備與耗材基本依靠進(jìn)口，成本過高導(dǎo)致3D人像打印在市場(chǎng)上難以大規(guī)模推廣。另外一個(gè)障礙就是技術(shù)問題，現(xiàn)在全彩打印的材料幾乎都是石膏，精度方面雖然可以接受，但仍然需要提高，而且石膏人像易碎。對(duì)于人像的還原，憑借浮雕獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，3D打印技術(shù)剛好可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

3 系統(tǒng)分析

TRIZ理論認(rèn)為，發(fā)明問題的核心是解決矛盾，未克服矛盾的設(shè)計(jì)不是創(chuàng)新設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中不斷地發(fā)現(xiàn)并解決矛盾，是推動(dòng)產(chǎn)品向理想化方向進(jìn)化的動(dòng)力。

3.1 生命曲線分析

雖然近些年3D打印技術(shù)發(fā)展得如火如荼，已經(jīng)比較成熟，但是3D浮雕打印市場(chǎng)剛剛興起，缺少部分資源，同時(shí)也存在一系列“瓶頸問題”，相對(duì)于處在衰退期的包括浮雕燈罩在內(nèi)的傳統(tǒng)浮雕產(chǎn)品，其性能有時(shí)暫不如舊產(chǎn)品，所以3D浮雕市場(chǎng)目前處于嬰兒期。生命曲線如圖1所示。

3.2 資源分析

從現(xiàn)有資源來(lái)看，3D浮雕的原材料已經(jīng)有了極大的突破，打印成本已經(jīng)降低至每克0.2元。但從整個(gè)大范圍的3D產(chǎn)業(yè)的層面來(lái)說，3D浮雕相對(duì)來(lái)說略顯稚嫩，可以利用的技術(shù)資源很少。從資源靈活性角度來(lái)看，3D打印的原材料已日益豐富化，產(chǎn)業(yè)也穩(wěn)步擴(kuò)張。而從戰(zhàn)略適應(yīng)性來(lái)說，現(xiàn)有的原材料還是過于脆性，不易滿足消費(fèi)者多樣化的需求。

3.3 九屏圖法

九屏幕圖如圖2所示。系統(tǒng)的子系統(tǒng)是3D打印設(shè)備和打印耗材，在過去三維產(chǎn)品的制作使用單一化的模具，種類單一、價(jià)格昂貴；當(dāng)前的系統(tǒng)是3D打印技術(shù)，相對(duì)于過去的“開模注塑”等傳統(tǒng)工藝，其優(yōu)勢(shì)極其明顯，制作成本低、制作耗時(shí)短等；系統(tǒng)的未來(lái)是3D打印產(chǎn)業(yè)的普及，不再是往常的小眾市場(chǎng)，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)將有可能推動(dòng)整個(gè)制造業(yè)的快速發(fā)展，這也將標(biāo)志著新的工業(yè)革命的開始。

圖1 生命曲線圖

圖2 九屏幕圖

4 運(yùn)用TRIZ工具解決問題

4.1 40個(gè)發(fā)明原理

4.1.1 復(fù)制的原則

用簡(jiǎn)單的、低廉的復(fù)制品代替復(fù)雜的、昂貴的、易碎的或不易獲得的物體。

4.1.2 預(yù)先作用原理

預(yù)先對(duì)物體施加適當(dāng)?shù)母淖?；預(yù)先安置物體，使其在最方便的位置開始發(fā)揮作用而不浪費(fèi)運(yùn)送時(shí)間。

4.2 最終理想解

最終理想解（IFR）是TRIZ的核心概念之一，是指解決問題中設(shè)想最后可能的完美結(jié)果，具體分析如表1所示。

5 方案整理與評(píng)價(jià)

針對(duì)以上系統(tǒng)分析，我們通過整理了共計(jì)32種方案（由于篇幅限制暫不一一呈現(xiàn)）。再進(jìn)行可行性分析并評(píng)價(jià)，確定最終方案為：采用加大宣傳力度的方法來(lái)擴(kuò)張市場(chǎng)，通過爭(zhēng)取更大的訂單數(shù)量來(lái)提升銷量；同時(shí)采用技術(shù)革新的方式來(lái)獲取利潤(rùn)，引入更高精度的打印設(shè)備，掌握更高水平的建模軟件，采用更為實(shí)用更為廉價(jià)的原材料。通過技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)來(lái)提升銷量。

6 結(jié)論

目前3D浮雕系列產(chǎn)品正處于嬰兒期，正需要更高的普及度。但是只有通過技術(shù)革新，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的平民化，才能真正留住客戶，迎來(lái)3D浮雕打印產(chǎn)業(yè)的春天。3D浮雕系列產(chǎn)品將高智能化、自動(dòng)化的三維掃描技術(shù)跟3D打印技術(shù)相結(jié)合，讓我們能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)拘無(wú)束設(shè)計(jì)、隨心所欲制造。

表1 最終理想解分析表

問題分析結(jié)果 設(shè)計(jì)最終目標(biāo)為大眾提供便利的3D打印服務(wù)，提高3D打印技術(shù)應(yīng)用的普及度與實(shí)用性，使3D打印走進(jìn)人們的生活中 理想化最終結(jié)果3D浮雕系列產(chǎn)品普及到全國(guó)各個(gè)地區(qū)，3D打印業(yè)務(wù)占據(jù)哈爾濱較大市場(chǎng) 達(dá)到理想解的障礙是什么大眾的了解不夠多，打印成本還不夠平民化，公司本身設(shè)備的打印精度局限性 出現(xiàn)這種障礙的結(jié)果是什么導(dǎo)致公司的前期利潤(rùn)低下以及業(yè)務(wù)擴(kuò)展困難 不出現(xiàn)這種障礙的條件是什么找到更廉價(jià)的打印材料，改進(jìn)打印技術(shù)，加大宣傳力度 創(chuàng)造這些條件所用的資源是什么同行間的交流幫助，技術(shù)的革新，以及通過微信、淘寶等各網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的擴(kuò)大宣傳

［1］Berman B.3-D printing：The new industrial revolution［J］.Business Horizons，2012，55（2）：160-162.

［2］常偉，楊艷石.快速成型技術(shù)在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究［J］.包裝工程，2017，38（10）：171-174.

［3］張翼翔，崔佳，唐昕.大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)中TRIZ理論之應(yīng)用研究［J］.人力資源管理，2017（1）：152.

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2095－6835（2019）07－0032－02

TP334.8；TP391.73

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.032

王世磊（1997—），男，研究方向?yàn)楹斯こ膛c核技術(shù)。翁幸（1996—），女，研究方向?yàn)榻?jīng)濟(jì)學(xué)。李瑩（1997—），女，研究方向?yàn)橥聊竟こ獭?/p>

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕