工業設計下模具制造與3D打印的對比分析

李建美

摘 要：3D打印技術經過20多年的發展，已被人們熟知。雖然3D打印會受到材料、軟件和加工成本等因素的影響，還無法真正普及，但隨著科學技術的發展和科研力度的不斷加大，3D打印在工業設計領域將發揮巨大的作用，尤其是在產品制造方面。隨著3D打印技術的出現和普及，必將會沖擊以模具制造為主的產業結構，優化產業鏈條。

關鍵詞：3D打印；模具制造；工業設計；制造業

中圖分類號：TH16 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.099

1 3D打印技術的發展

所謂“3D打印”，其學術名稱為快速成型技術，也稱為增材制造技術，即通過逐層增加材料生成3D實體。

打印材料是制約3D打印技術產業化的首要原因。由于采用加法式的加工方式，所以，被打印產品的材質必須具有較高可塑性，而現有的可用于3D打印的材料遠遠滿足不了實際生產的需求。此外，材料的供給也是制約3D打印廣泛應用于中小型企業的重要原因。

2 3D打印改變了產品流程

3D打印技術的出現不僅使人們的視野從平面二維角度轉變為立體角度，它還引發了產品流程的轉變。

目前，多數產品的流程為“設計→生產→銷售→回收”。一個產品的發展周期是指從設計師設計完成、開發產品模具、大規模生產制造、推向市場、動用各種營銷手段銷售、產品報廢到回收利用的整個過程。

但隨著3D打印技術的產生和發展，這個產品流程已不再適合未來3D打印技術下的工業生產了。在未來的產品流程中，生產和銷售環節的次序將發生變化，且在基本的產品外觀設計完成后，還需要根據消費者的需求設計出多款產品外觀，以滿足不同用戶的需求，或根據消費者的特殊需求設計出特殊的外觀，這是因為3D打印制造出的產品具有隨心所欲變化外形的條件。因此，在未來，產品流程會變成為：具有選擇性的外觀設計（數字模型）→功能模擬→虛擬銷售→生產加工→交付訂單。

此外，3D打印技術還會加快產品的開發周期和上市速度，且可使消費者參與設計和生產，從而使產品更具有針對性，降低了產品研發的風險。此外，3D打印技術生產的產品更加整體、完整，增加了產品的安全性和美感。

3 3D打印技術與模具制造的對比分析

目前，產品制造主要依賴于模具制造技術，磨具制造加快了產品的生產速率，為產品的快速更新換代創造了條件，但模具制造也有其自身的局限。模具開發的技術難度大，加工產品的外觀不同，模具開發的技術難度也不同，外觀越復雜的產品，開發費用就越高，開模時間就越長，加工成本也就越高。如果待加工的產品太過復雜，則模具制作很難實現。此外，模具制造技術還會受到市場風險的影響，這是因為模具加工必須保證一定的生產數量，才會降低產品的成本，因此，企業可能會承擔高額的損失。而3D打印技術不但可以自由加工任意曲面的

產品，還可以縮短企業的產品研發周期。由于大量的制造可能會造成企業的巨大損失，所以，可通過3D打印生產少量產品，并觀察市場動態，再通過模具制造大批量生產，這樣模具開發技術難度大的問題可引刃而解。因此，形成了一種3D打印技術與模具制造相結合的產品生產模式，如圖1所示。

圖1 模具制造與3D打印相結合的生產模式分析

4 3D打印開啟了消費者設計時代

3D打印技術的最大貢獻即為使每個人都能成為設計師，融入設計之中，體驗設計給生活帶來的改變和這種改變帶來的樂趣。

但設計是一項極為復雜的工作，需要結合眾多學科的知識，還要求有較高的審美能力。因此，使每個人都成為設計師是不現實的，可通過一些簡易化的改變使更多人體會到設計的樂趣，且不用花費大量的時間和精力培養設計能力。具體而言，設計師可通過自己的專業素質將信息和形態進行單元化設計，使這些單元具有一定的設計元素，隨后，消費者可通過自己的創意將這些設計單元隨機組合，形成自己的作品，這樣可簡化設計，使更多的人參與到產品的創意和表達上來。

5 結束語

3D打印技術的發展和成熟不僅為企業的發展提供了良好的契機，加快了企業轉型升級的步伐，也為更多的用戶提供了展現想法的機會。未來的3D打印會成為人們日常生活中不可或缺的一部分，為人們的生活增添樂趣、帶來便利。

參考文獻

[1]尹國輝.3D打印：制造業的新技術革命[J].行業追蹤，2013（2）：54-55.

[2]張瑩.打印出一個三維世界——談3D打印的發展和工業設計的關系[J].北方美術，2013（2）：86-87.

〔編輯：張思楠〕