3D打印技術的發展對產品設計的影響

摘 要：隨著現代科技的發展，3D打印技術不斷成熟，給產品設計的理念、形式以及標準都帶來了革命性的影響。本文將從設計師的理念與標準、產品生產形式的變革、以及獨立設計師覺醒等方面分析3D打印技術的發展與應用對產品設計的影響，并在探索3D打印技術發展方向的基礎上提出了產品設計在3D打印時代的發展趨勢。

關鍵詞：3D打印;產品設計;設計平民化;思維;需求;獨立設計師;最優化;未來

1. 3D打印的新紀元

1.1 3D打印技術

3D打印技術是一種通過材料逐層添加制造三維物體的變革性技術，它將信息、材料、生物、控制等技術融合滲透，對產品生產模式與人類設計生活等方式產生了重要的影響。通過軟件的設計圖紙是3D打印的大腦。正像紙筆手繪是工匠在制造手工作品過程中的靈魂，設計文件指導3D打印機如何打印。設計軟件和3D打印技術的共同飛躍改變了人們設計與制造物體的方式，它們的結合使一切皆有可能。

1.2 ?3D打印在產品設計方面的技術優勢

（1）制造復雜細節。對于大批量生產的產品而言，設計要符合技術要求，以往設計都盡量避免復雜的細節，但對于3D打印來說，制造沒有復雜簡單之分，只要設計輸入設計軟件，同樣體積但細節復雜很多的產品，制造時間不會增加，質量效果也都不會降低。

（2）制造多樣產品。生產一個種類的產品，以往都是配合一整套的工廠設備，或以配件形式生產再進行裝配，這樣的生產形式對設計的局限性非常大，3D打印打破了這種局限性，在一臺3D打印機上即可生產各種各樣的產品，無需設計配合工廠技術要求，工廠設備也無需遷就設計。

（3）材料自由組合。對傳統制造機器而言，在切割或模具成型過程中不能輕易地將多種原材料融合在一起，因此很難將多種材料集合在一個產品上。隨著多元材料3D打印技術的發展，將不同原材料融合在一起不再成為難事。

（4）設計空間無限。傳統產品設計中，設計師的想法必須適應批量生產的要求，符合各種設計要求。但利用3D打印的情況下，這些局限都可以突破，設計師的思維得到最廣闊的延伸，設計空間也得到了跨世紀的擴展。

正是由于這些打破傳統局限性的優勢，3D打印技術徹底顛覆了產品的制造方式，使制造業向智能化不斷演變，為產品設計開辟了新紀元。

2. 3D打印時代的產品設計

2.1傳統產品設計的局限

產品是我們每個人賴以生存的物質基礎。因此，產品的品質總是維系著人們的生活質量。一件高品質的產品必然會給使用者帶來物質生活和精神生活方面的雙重享受。隨著人們生活水平的日益提高和物質的不斷豐富，人們更加渴望擁有高品質的產品，而產品設計是提高產品品質的唯一途徑。

傳統產品設計依賴工廠，制造產品的資格掌握在特定人手中，大批量、少品種的特點無法改變。設計師對產品的個性化設計一旦與制造技術產生差異，那么設計出的再好的產品也頂多出現在設計圖紙上。并且，當設計師習慣于受到技術手段的壓制，就會思路閉塞，磨滅個性。

傳統的產品設計程序復雜，前期準備階段既要考慮資金、能源、技術、材料、設備，還有企業有無足夠的時間來開發產品，有無合適的設計人才等等各種繁瑣的限制。那些不符合技術要求的產品設計，都被拒之門外。為了追求大規模生產，消費者所使用的產品成了一模一樣的格式化產品，滿足不了他們的個性化和多樣化需求，使人們的生活千篇一律，阻礙設計的發展。

2.2 3D打印時代產品設計的突破

3D打印技術改變了原來傳統的機械制造手段，為設計者直接實現設計概念提供了十分便捷的途徑。通過3D打印，只要你能想得到，就能設計和打印，大大簡化了設計流程。設計師的理念與標準從傳統的小心翼翼、顧客至上、接受技術要求限制轉變為大膽創新、追求人性化、超越技術要求限制。設計師的設計活動更加自由、高效，3D打印在設計界掀起了一場轟轟烈烈的獨立運動。

在3D打印時代，制造產品的資格掌握在每個擁有3D打印機的人手中。產品生產形式不再受大批量生產的技術限制。產品制作過程中，在需要鉆模、夾具、測量儀器、樣品、模型、壓鑄模等工具時，都可以通過產品打印設備制作3D 打印技術，可以加速生產開發流程，最優化產品性能，使制造者可以設計出結構精密、質量高、符合人性化的產品，提高產品生產的效率。

3D打印將不再是專業的產品設計師制作模型的工具，而變成了大眾都可以使用甚至擁有的桌面制造工具，產品設計的模式發生了巨大的變化。隨著技術的進步，3D打印技術會變得更加容易甚至不需要建模也能進行制造，設計便不再是一小群人的專利，每個有想法的人都能成為設計師。獨立設計師、民間設計師將像工業革命之前手工藝作坊里的工匠一樣遍及世界的各個角落。

3. 3D打印時代產品設計的未來

（1）高精度與家用化。3D打印作為機器的發展趨勢中，精度的提高是必然的。人們對3D打印的需求也是顯而易見的，在各方面都有大量需求，所以3D打印將不斷往家用化、便攜式發展。產品設計隨之更注重細節，品質升高，更符合人性化需求，精致美觀感性。

（2）控制材料構成。當3D打印機可以通過新的方式將原材料加以混合，新型材料就會出現，我們將能夠用不同的材料制作材料，材料制造過程將會擺脫傳統的先制造單個零件后組裝的弊端。這無疑為設計帶來了新的題材，不同部位設計為不同材質的產品可以直接從3D打印機中打印出來，更適合產品的材料將會被3D打印機創造出來。

（3）控制產品行為。將程序編進材料，使其具備我們所需要的功能，我們不再打印被動的零部件和材料，而是打印能夠感知、反應、計算和運動的綜合的主動系統。當這一天來臨時，我們就可以直接得到做好的、可以使用的產品。產品設計不再需要繁瑣的流程，檢測工作可以輕松進行，效率顯著提高。

產品設計會隨著3D打印技術的發展同步更新，產品設計隨之向精細、人性化、高效的方向發展，詮釋產品的個性化和高品質的設計理念。

參考文獻：

[1]胡迪·利普森，梅爾芭·庫曼.3D打印從想象到現實，中信出版社，2013.7

[2]劉國余.產品設計，上海交通大學出版社，2000

[3]王運贛，王宣.三維打印技術，華中科技大學出版社，2013.7

作者簡介：趙一亭（1995-）女，漢族，河南南陽人，現為鄭州大學機械工程學院工業設計2013級本科生。