3d打印技術對產品定制化設計的影響

張瑩

（山東工藝美術學院研究生院，山東 濟南 250300）

3d打印技術對產品定制化設計的影響

張瑩

（山東工藝美術學院研究生院，山東 濟南 250300）

為了更好地研究3d打印技術與產品定制化之間的關系，該文運用跨學科研究法、信息研究法等方法，講述了3d打印技術的發展及優勢，論證了3d打印技術對產品定制化的影響方式，得出了3d打印技術與定制化設計之間的關系及注意事項，旨在更好地運用3d打印技術滿足消費者個性化的定制需求。

3d打印技術；定制化；產品設計

美國最新預測的“改變未來的十大科技”中，“個性定制”被排在首位，這個判斷是來自于市場的變化趨勢。在中國，定制化存在于生產、生活、商業、服務等各個領域。在淘寶網中輸入“定制”一詞即可搜到450余萬件相關產品，在服務行業，幾乎所有的婚慶公司都標榜可對新人提供定制化婚慶服務，家具、服飾、珠寶、電子等行業都面臨著定制化商業模式的沖擊?？梢姡ㄖ苹O計已經存在于生活的各個角落，是未來制造業發展的一大趨勢，是轉變制造業生產方式、改變商業模式的重要途徑，將對人們的生活方式產生巨大影響。

關于“定制”一詞的起源有很多說法，一種說法是最早來源于服裝行業的“高級服裝定制”（Haute Couture）。在19世紀中葉，一位名叫斯沃的英國人在法國巴黎創辦了一家高級服裝定制專賣店，他秉承著“只做一件，只為一個客人服務”的服務理念被顧客接受，成為尊貴身份的象征。另一種說法是“定制”一詞最早起源于倫敦的薩維爾街，意思是為個別客戶量身剪裁，這條街被譽為“量身定制的黃金地段”。然而隨著社會的發展，“定制”一詞的意思逐漸豐富起來，定制，指的是商業行為中顧客對服務商提供的服務進行挑選，以符合成本最低的情況下達成目標。它不僅僅為少數的高端用戶提供一對一服務，更滿足了廣大普通消費者的個性化需求，尤其是3d打印技術的發明，為定制化設計的快速全面發展提供了技術支持。

一、3d打印技術發展及優勢

事實上，3D打印并非是一項新技術，但是由于受到計算機、軟件、新材料等因素的制約，在過去的幾十年里并未得到很好的發展。3D打印的技術名稱是“增材制造”，這個名稱非常生動，形象地闡釋了其工作過程，即打印機在設計文件指令的引導下，先噴出固體粉末或液體材料，使其固化為一個特殊的平面薄層。第一層固化后，3d打印機打印頭返回，在第一層外部形成另一薄層，如此往復，最終薄層累積成為三維物體。3d打印的優勢具體體現為以下幾點：

（一）無需組裝，制造復雜產品程序簡化，成本較低。傳統的大規模生產建立在產品的零部件組裝的基礎上，消耗大量的時間和人力，而3d打印技術可以使復雜產品一體化成型，減少產品組裝環節，縮短供應鏈，降低生產成本。

（二）無需開模具，制造個性化產品成本低。傳統制造業生產往往通過開模具的形式進行大規模生產，尤其是針對個性化產品的小批量生產，消耗的成本較高。而通過3d打印技術，可以針對個性化產品進行單獨復制與打印，大大降低了個性化產品的生產成本。

（三）精確實體復制，減少材料浪費。通過掃描技術及3d打印等技術，可以提高復制對象的分辨率，創建精確的產品副本，通過3d技術精確打印出來，降低材料浪費，減少廢棄副產品。

二、3d打印技術對產品定制化設計的影響

（一）使個性定制化產品的量產成為可能。彼得·馬什在《新工業革命》一書中，將人類的制造業分為五個階段，即少量定制階段、少量標準化階段、大批量標準化生產階段、大批量定制化階段、個性化量產階段，他指出，我們現在正處于個性化量產階段。在標準化生產時代，產品定制往往被人理解為高端定制、手工藝品加工定制。高端定制因其價格較高，追求限量而無法量產，僅僅為少數奢侈品人群服務；手工藝品加工定制因其不是采用機械化標準生產，而是手工技藝，所以無法大批量標準化生產。但是在3d打印技術的推動下，定制化產品的量產成為可能。顧客可以設計一款屬于自己的手機，然后通過3d打印機打印出來，內置電路板可以通過廠商定制甚至也可以直接打印出來。顧客若想把這款個性手機送給別人當做禮物，可直接打印出來即可，數量由顧客自己選擇。而這種生產方式在標準化大批量生產時代是無法實現的，因為要進行手機開模，成本費用高昂。

（二）影響設計師的設計思維與習慣。在標準化生產時代，簡單產品多采用一體成型，復雜產品多采用模塊化的生產方式，即將復雜產品分割成多個相對簡單模塊，然后進行標準化組裝。但是在3d打印技術的影響下，很多復雜產品不需要分模便可以一體成型。因此，設計師的設計思維與習慣也將受到影響。設計師在設計產品時，不用再考慮產品外觀是否復雜、工藝能否復雜等。因此在一定程度上解放了設計師的設計局限，設計師可以在更加自由的環境下設計產品，產品的創新空間得到提高。

（三）實現實物化的提案溝通方式。目前設計公司與顧客之間的設計提案多采用cad三視圖、3d效果圖等形式，對于一些人機工學要求較高的產品而言，當設計方案通過以后，對其進行實物尺寸或縮小尺寸的塑料泡沫模型雕刻，以此檢驗實物產品造型是否美觀，使用是否舒適方便。然而，僅僅通過三維效果圖和泡沫模型很難直觀地感受到產品的體積、弧度與質感。在3d打印時代，這一切都很容易實現，只需將電腦與一臺小型家用或商用3d打印機連接即可，過程就如同現在的普通2d打印機一樣簡單易操作。當設計師完成設計稿以后，就可以直接在3d打印機的另一端打印出精確的產品模型，模型可以精確到產品的材質、復雜結構、配色等，這比傳統的塑料泡沫雕刻更加精確、美觀、快捷、真實。

（四）對傳統模具廠的沖擊，個性化定制成本降低。傳統模具廠生產的模具適合進行標準化大批量生產，而3D打印技術更加適合個性定制化產品生產，其最突出的優點是無需機械加工或任何模具,就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的零件,從而極大地縮短產品的研制周期,提高生產率和降低生產成本，因此對于生產個性化定制產品具有很大的優越性，利于縮減工序、節省時間、節省材料、降低成本。

（五）降低設計門檻，有利于人人設計時代的到來。通過3d打印技術可以對產品進行直接打印，無需復雜的模具及組裝工序，因此有利于個性化與定制化發展。家用3d打印機、微型打印機、高精度掃描儀等設備的應用使得人人設計的時代成為現實，人們根據自己的喜好與用途設計產品，借助3d打印機打印實物。目前，海爾集團為滿足現代消費群體追求個性，崇尚時尚品質生活的特點，推出“按需定制”的統帥電器，顧客可以選擇喜歡的顏色、屏幕、尺寸、紋樣、材質進行設計，然后公司針對顧客需求進行產品組裝。然而這種定制具有較大的局限性，顧客大多數只能在給定的標準化模塊中進行選擇，選擇受限性較強，無法實現真正的個性化批量生產，若通過3d打印技術，可以更大限度地提高顧客的設計自由，實現真正意義的個性化生產。

三、應注意的問題

（一）加強顧客需求搜集。與傳統設計相比較，定制化設計最大的挑戰在于如何更大限度地搜集顧客信息。在3d打印的定制時代中，顧客在設計過程中的參與度得到極大提高，設計溝通問題凸顯出來。如何能最直接、最快速、最精確地搜集顧客信息成為競爭者互相比拼的對象，在某種程度上講，誰獲得了顧客的需求與信任，誰就贏得了顧客的心。

（二）增強新材料的研發。定制化設計最初的動力來源于消費者個性化、多元化的產品需求，因此對3d打印定制的新材料提出了更高的要求，只有不斷增加打印材料的種類、質地、色彩、性能等，才能滿足消費者日益增長的設計需求。

（三）避免環境污染。3d打印為產品定制化的全面實現提供了突破性的技術支持，將很大程度上滿足消費者對于個性化產品的定制需求。但是，這是否意味著會在某種程度上造成設計浪費現象呢？是否會對環境造成新的威脅？為了減少3d打印產品對環境造成的污染，理應提高重視，提高技術要求，制定對策措施，提高環保消費意識，使3d打印為人們帶來方便的同時，盡量減少其負面效應。

（四）把握個性化與標準化的度。在3d打印時代，人們的個性化需求得到很好滿足，但是個性化與標準化之間究竟如何才能達到平衡，什么類型的產品適合標準化，什么類型的產品適合個性化，或者一款產品的哪些部件適合標準化，哪些部件適合個性化。個性定制并不意味著是對標準規?；a品的否定，而是對標準化大批量生產的內容補充，在個性化與標準化之間應該尋求一個適當的度，只有這樣才能在提高效率和降低成本的同時，更大限度地提高產品的個性化需求。

四、結語

3d打印技術對制造業的設計與發展無疑是一項突破性的技術，它不僅對產品制造業，甚至對服務業也會產生深遠影響，對產品的定制化設計將產生更深遠的影響與意義。它對定制化產品的量產問題、設計思維與習慣。設計提案溝通、設計定制成本等都有深刻的影響。但是在3d打印技術發展的同時，也應注意其問題與不足，避免不必要的錯誤與資源浪費。

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1005-5312（2014）02-0050-02