高志凱

（德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東德州 253034）

0 引言

隨著我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在設(shè)計(jì)師進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，不僅可以應(yīng)用正向工程技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，還可應(yīng)用逆向工程技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并通過逆向工程技術(shù)用過程中所獲得的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行產(chǎn)品的3D 打印，打破了原有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)的周期變短，更有利于產(chǎn)品的改革與創(chuàng)新。

1 逆向工程技術(shù)的原理與應(yīng)用方法

1.1 逆向工程技術(shù)的概念

在進(jìn)行零件、模型加工的過程中，通過工程技術(shù)，將零件或模型轉(zhuǎn)換為工程概念與數(shù)字模型的過程，就是針對(duì)逆向工程技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過程[1]。這一技術(shù)在進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，可以將應(yīng)用技術(shù)與分析方法等多種技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，并加以消化與統(tǒng)一，通過這樣的方式，就能夠讓逆向工程技術(shù)，成為一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)。逆向工程技術(shù)在進(jìn)行應(yīng)用的過程中通常會(huì)以軟件或是圖像作為技術(shù)的研究對(duì)象，在進(jìn)行研究的過程中采用生產(chǎn)工程學(xué)、設(shè)計(jì)方法理論等多種專業(yè)知識(shí)，利用先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)備進(jìn)行分析研究，從而開發(fā)更加高級(jí)的同類產(chǎn)品。通過針對(duì)逆向工程的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品再現(xiàn)，還可以針對(duì)某一產(chǎn)品進(jìn)行復(fù)制。不僅如此，還可以在進(jìn)行復(fù)制或再現(xiàn)的過程中進(jìn)行產(chǎn)品的改進(jìn)與創(chuàng)新。

1.2 逆向工程技術(shù)的特點(diǎn)

逆向工程技術(shù)通常情況下，會(huì)被應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)與研究，也可以應(yīng)用于產(chǎn)品的改造與創(chuàng)新、產(chǎn)品的質(zhì)量分析以及新產(chǎn)品的測試。由于逆向工程業(yè)務(wù)有一定的局限性，因此它的業(yè)務(wù)范圍通常是進(jìn)行小批量的零件制造，通過針對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行有效的應(yīng)用，可以有效地針對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期進(jìn)行縮短，提升產(chǎn)品換代的效率，還能夠針對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)、測試、改進(jìn)的成本進(jìn)行有效的降低[2]。

1.3 逆向工程的實(shí)施

逆向工程技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中，能夠快速而全面的針對(duì)物理原型的3D 數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取。在逆向工程技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，數(shù)據(jù)的真實(shí)性非常重要，因此想要進(jìn)行逆向工程技術(shù)的應(yīng)用，就必須要讓逆向工程技術(shù)在進(jìn)行應(yīng)用的過程中完成數(shù)據(jù)采集。通常情況下，只需要利用測量設(shè)備針對(duì)測量物體表面的多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行幾何坐標(biāo)數(shù)據(jù)的測量搜集與建立，就可以完成數(shù)據(jù)的采集，并通過采集來的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)入計(jì)算機(jī)的方式進(jìn)行產(chǎn)品的快速制造（圖1）。在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過程中，不僅可以通過接觸測量物體的方式完成數(shù)據(jù)采集，還可以通過不接觸測量物體的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集[3]。

圖1 逆向設(shè)計(jì)工作流程

2 逆向工程與3D 打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)過程中的優(yōu)勢

2.1 針對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)與開發(fā)過程進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化

在進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)逆向工程技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，并采取創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行創(chuàng)新，能夠有效地為企業(yè)節(jié)省進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)的時(shí)間，還能夠通過這樣的方式，針對(duì)創(chuàng)新產(chǎn)品的不足之處進(jìn)行修正，有效的提升產(chǎn)品的生產(chǎn)速度。

在逆向工程技術(shù)與3D 打印技術(shù)引入工業(yè)設(shè)計(jì)之后，工作人員就可以通過掃描產(chǎn)品的方式進(jìn)行對(duì)于逆向工程技術(shù)與3D打印技術(shù)的應(yīng)用，完成對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品的構(gòu)建。工業(yè)設(shè)計(jì)師可以從產(chǎn)品營銷的工作人員那里了解到目前消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的需求，并了解同類產(chǎn)品的整體情況，進(jìn)行產(chǎn)品改革的過程中，對(duì)這些情況作為產(chǎn)品改正的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有產(chǎn)品理念的革新，從這樣的革新獲取新的設(shè)計(jì)理念，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中探尋新的表現(xiàn)形式，針對(duì)原來產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，從未考慮過的設(shè)計(jì)概念進(jìn)行探索，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品各個(gè)方面的全新突破，將這一系列的概念設(shè)計(jì)生成為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖紙，與有關(guān)人員進(jìn)行相應(yīng)的討論。討論結(jié)束后，圖解的設(shè)計(jì)人員就可以根據(jù)討論過程中所提出的一些問題、想法等進(jìn)行圖紙的修改。在將逆向工程引入設(shè)計(jì)過程后，設(shè)計(jì)過程往往會(huì)變得更加簡單，也會(huì)變得更加有效率。

企業(yè)在開發(fā)新產(chǎn)品前，首先會(huì)針對(duì)產(chǎn)品的市場情況進(jìn)行調(diào)研，通過調(diào)研了解到客戶的真正需求、產(chǎn)品的市場前景如何，避免產(chǎn)品生產(chǎn)后出現(xiàn)滯銷的情況，損害公司的整體效益。如果在市場上已經(jīng)有了本企業(yè)的產(chǎn)品，工作人員也會(huì)針對(duì)市場上的暢銷產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的產(chǎn)品必然會(huì)在某一方面，或是某些方面優(yōu)于現(xiàn)有的產(chǎn)品。通過這樣的方式，促使消費(fèi)者購買欲望的提升。在設(shè)計(jì)人員進(jìn)行原有產(chǎn)品的改革與創(chuàng)新過程中，就可以從現(xiàn)有的產(chǎn)品架構(gòu)中找到更多的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)，在保護(hù)這些設(shè)計(jì)亮點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)原有的設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行改進(jìn)，通過這樣的方式完成對(duì)于產(chǎn)品的有效開發(fā)。

2.2 提升了設(shè)計(jì)師與產(chǎn)品之間的聯(lián)系

在設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，通常會(huì)在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)展示出一定的前瞻性。但是從本質(zhì)上來講，這種前瞻性的設(shè)計(jì)思維，其實(shí)也只是一種單向設(shè)計(jì)行為。在進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中將逆向工程技術(shù)與3D 打印技術(shù)進(jìn)行引入，設(shè)計(jì)人員在按照自己的思路進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中，還可以利用逆向工程與3D 打印技術(shù)快速呈現(xiàn)產(chǎn)品模型，設(shè)計(jì)人員通過這樣的方式能夠在產(chǎn)品之間產(chǎn)生實(shí)時(shí)的互動(dòng)與響應(yīng)。通過這樣的方式使設(shè)計(jì)師能夠及時(shí)的接收到產(chǎn)品的反饋信息，設(shè)計(jì)師就可以以反饋信息為依據(jù)，進(jìn)行設(shè)計(jì)合理性的討論研究。設(shè)計(jì)師想要進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，首先要進(jìn)行對(duì)于產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)師進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的過程中，由于概念設(shè)計(jì)本身非常抽象，因此設(shè)計(jì)師通常無法針對(duì)產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)尺寸等進(jìn)行全方位的考慮，這就意味著設(shè)計(jì)師無法通過概念設(shè)計(jì)進(jìn)行產(chǎn)品的優(yōu)化。這種情況不僅會(huì)讓設(shè)計(jì)師在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中浪費(fèi)更多的時(shí)間，還大大提升了由于設(shè)計(jì)師在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)考慮不夠全面而導(dǎo)致返工的可能性。但是在設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，通過逆向工程技術(shù)與3D 打印技術(shù)有效結(jié)合，就可以迅速的在設(shè)計(jì)的初始階段就獲得產(chǎn)品的真實(shí)樣品，并通過對(duì)于真實(shí)樣品的研究完成對(duì)于產(chǎn)品問題的快速修改，要進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中逆向工程技術(shù)甚至支持進(jìn)行少量樣品的制作，以供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行產(chǎn)品的研究，并根據(jù)樣品進(jìn)行產(chǎn)品的改進(jìn)。這種方式為設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中提供了更好的設(shè)計(jì)環(huán)境，使設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)修改的過程中能夠直觀的了解到目前產(chǎn)品設(shè)計(jì)還有哪些不足，從而盡快地完成優(yōu)化。另外，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，首先制作出產(chǎn)品樣本，就可以使?fàn)I銷商以及未來用戶針對(duì)這一產(chǎn)品樣品進(jìn)行使用，并給出相應(yīng)的評(píng)價(jià)和意見。設(shè)計(jì)師就可以針對(duì)這些評(píng)價(jià)與意見進(jìn)行產(chǎn)品的改進(jìn)，使產(chǎn)品在大面積推廣后能夠滿足更多的需求。在設(shè)計(jì)師進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的早期階段，制造商方面如果能夠盡早拿到產(chǎn)品設(shè)計(jì)樣品，就能夠盡早針對(duì)產(chǎn)品的制造材料、加工技術(shù)方面進(jìn)行意見的提出，通過這樣的方式保證設(shè)計(jì)方案的成本都有所降低的同時(shí)，還能夠提升產(chǎn)品的質(zhì)量。

另外，在營銷人員進(jìn)行工作的過程中，還可以針對(duì)市場上現(xiàn)有的暢銷產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并將這些數(shù)據(jù)回傳給設(shè)計(jì)師，設(shè)計(jì)師就可以通過這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，使自己的產(chǎn)品在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，不僅吸納其他同類產(chǎn)品的長處，還盡量規(guī)避其他同類產(chǎn)品的短處，從而提升本產(chǎn)品上市后在市場上的競爭力。另外，在設(shè)計(jì)師進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中，通過針對(duì)逆向工程與3D打印技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，還能夠使一部分產(chǎn)品用戶更早的看到產(chǎn)品樣品，甚至進(jìn)行產(chǎn)品樣品的試用。

總之，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中，逆向工程技術(shù)與3D 打印技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的讓設(shè)計(jì)師與消費(fèi)者之間產(chǎn)生互動(dòng)，打破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)師進(jìn)行單項(xiàng)設(shè)計(jì)的局面，使設(shè)計(jì)師在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的同時(shí)，還能夠接受到消費(fèi)者、經(jīng)銷商、制造商等多個(gè)方面關(guān)于產(chǎn)品的信息反饋，從而使設(shè)計(jì)師真正的能夠與產(chǎn)品進(jìn)行互動(dòng)，提升設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)方案的完整性與準(zhǔn)確性。另外在進(jìn)行逆向工程和3D 打印技術(shù)應(yīng)用的過程中，由于這兩種技術(shù)仍然在應(yīng)用的過程中有一定的局限性，因此，建模結(jié)構(gòu)與零件細(xì)節(jié)往往會(huì)與原始的目標(biāo)產(chǎn)品出現(xiàn)很大的不同，而這些差異在設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，也可以幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的拓展，通過這樣的方式體現(xiàn)出設(shè)計(jì)產(chǎn)品的產(chǎn)品特性。

3 結(jié)束語

在設(shè)計(jì)師進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中，通過將逆向設(shè)計(jì)與3D 打印技術(shù)相結(jié)合，不僅能夠完成對(duì)于產(chǎn)品的創(chuàng)新與優(yōu)化，還能夠在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中通過三維數(shù)字模型與物理模型進(jìn)行輔助分析與制造，逆向工程和3D 打印技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提升設(shè)計(jì)師進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的效率，也有助于設(shè)計(jì)師進(jìn)行產(chǎn)品的改良。