3D打印技術在新產品研發中的應用

摘 要：隨著信息技術的發展，3D打印技術出現在人們的視角中，給新產品的開發帶來了革命性的變革。文章主要通過對新舊生產方式的對比，分析3D打印技術給新產品的設計理念、流程帶來的影響。比如產品包裝設計不再受到傳統工藝的影響，設計師可以利用3D打印技術把想法通過信息技術轉變為真實的產品，讓設計師可以創立自己的品牌。打破設計的桎梏，讓產品可以更好地應用在人們日常生活中，滿足消費者的需求。

關鍵詞：3D技術；新產品；創新

1 3D打印技術對產品設計理念的影響

隨著社會的不斷發展，信息技術逐漸走入人們的生活。在以往傳統產品設計中都是以大規模生產的方式進行的，也就是說消費者在獲得產品時很難擁有屬于自己的想法。企業為了獲得更大的利益，開始進行大規模的生產，把消費者都設定成為一樣的人，在制作產品時忽略了人是存在差異性的。比如，鞋子尺碼在設計時的理念，每個人的腳是不一樣的、生活習慣也各不相同。而3D打印技術可以通過電腦設計出符合不同人需求的產品。在傳統的技術中，設計者不能夠滿足所有消費者的需求，而3D打印技術卻可以完成消費者的需求，把產品的個性化設計與生產成為可能。除了設計者可以根據3D技術進行設計，消費者也可以根據自身的條件、喜好自己設計產品或者把數據提交給設計者，讓設計者能夠更準確的設計出全新的產品。3D打印技術可以讓產品有針對性的進行生產，讓3D打印技術的產品成為一種可能，實現以人為本的設計理念。

2 3D打印技術對產品細節設計的影響

隨著我國制造業的不斷發展，從大批量的制造模式開始轉向個性化制造模式，主要的優勢是可以降低成本、提高產品效率、制作出更精良的產品。由于采用增式制造技術，導致產品的結構都有所不同，有全面的創新。

2.1 3D打印技術在產品造型方面的應用

各行各業的產品設計都會受到時代、科技、人文藝術的發展而產生變化，產品造型也會有新的變化。隨著3D打印技術的發展，產品生產的方式也不會束縛人們的想象。以往設計師一般都會為自己設計出復雜的產品而苦惱，因為沒有辦法把其呈現出來。現在設計師不會再有這個擔心，外觀再復雜的產品都能通過3D打印機打印出來，使產品的外包裝能夠完美的呈現在人們眼前。設計師在設計產品時多會注重自己的創意，想要創造出有新意的產品。在新產品研發中，設計師不再單純的講究自己的創意、經濟效益了，而開始注重產品的美學屬性，對其的要求也越來越大。在新產品研發中對產品造型上藝術化的表現方式越來越廣泛，消費者對于新產品的造型審美觀有了進一步的提升。比如，在對汽車零部件制造中。雖然，現在主要使用的材料還是塑料，但是為了金屬材料肯定會被運用到3D打印中。3D打印技術能夠使一些運用傳統制造方式難以加工的產品，通過3D打印技術完美呈現給人們。

2.2 3D打印技術在產品結構方面的應用

3D打印技術能夠把一些比較復雜的產品結構進行轉化，保證產品能夠順利制成，產品結構的設計也開始呈現出一體化的趨勢。在傳統生產過程中，很多產品一般都是由多個部件組裝而拼接在一起的結構。通過這樣組合的形式導致產品的質量發生了變化，增加了產品的體積，讓產品的復雜度更高、出現故障的機率也變高了。在生產這樣的產品時，容易出現浪費產品加工的材料，不利于構建節約型社會。通過3D打印技術就可以解決以上的問題，以“加式”的方法可以讓產品變成一體化，在產品加工的過程中更簡單化，3D打印技術可以利用一些特殊的黏合材料把其混合在一起一次性的完成模型不用再進行組裝，在一定程度上提高了生產的效率，保證了產品結構的強度，提高了產品的可靠性。比如，在2016年4月19日，中科院重慶綠色智能技術研究院3D打印技術研究中心對外宣布，經過兩年多的努力，多次進行拋物線失重試驗，國內首臺空間在軌3D打印機研制成功。這樣的機器可以幫助宇航員在太空環境下使用零件，不再受到失重因素的影響，能給提高宇航員的靈活性，可以減少存貯零件的空間，降低對地面補給的需求。

3 3D 打印技術對產品設計流程以及設計產業的影響

3.1 促進產品設計的交流

傳統的產品設計流程比較復雜，隨著信息技術的推廣目前產品設計流程開始走向平行化，可以通過改變產品設計的研發，讓設計者可以考慮到產品壽命的因素，這樣能夠在后來的環節中減少設計過程中出現的問題，解決在設計過程中遇到的問題，在一定程度上可以減少設計的反復程度，減少產品設計開發的時間。在設計產品的過程中，會受到條件、時間、地理的限制，只有保證這些因素協調才能夠高效的運轉。在設計產品時，設計團隊就會對一個方案進行討論，設計者只有達到共識才能夠推進設計的進程。為了提高產品設計交流的順暢，就需要團隊可以通過產品設計的開發來進行。在產品概念設計階段，設計團隊一般都只能通過2D的方式把自己的設計理念通過平面的圖紙來進行討論，而通過3D的方式可以把圖紙變為可視化的媒介。3D打印技術能夠解決以前設計者純手工制作時概念的模糊，彌補2D圖紙直觀性不足的問題，提高產品設計的精度、質感、觸感等方面，保證設計的理念能夠與預期的想法保持相對一致。在產品設計過程中由于各種各樣的因素，會導致團隊在產品概念上不能夠有效的進行交流。而3D打印技術的應用能夠提高精準性，保證模型能夠進入到設計討論中節省時間。讓設計團隊中的每個成員，都能夠更直觀的看到產品設計的模型，通過模型摸清楚產品容易存在的問題，進而解決問題。設計者也可以通過模型給用戶進行講解，讓用戶可以比較產品之間存在的差異，比如在結構、功能等方面的不同和它們各自的優點，這樣能夠保證產品能夠繼續生產下去。通過3D打印技術，設計者能夠提供出全新的模型，準確的反映出產品的概念，對產品中存在的問題可以通過模型進行修改，保證產品可以在設計的過程中減少問題的出現，直到達到設計者和用戶的需求。

3.2 能夠快速的設計出產品的原型

運用3D打印技術，可以快速的設計出產品的原型，在一定程度上縮短了產品的設計開發周期，讓產品能夠更早的進入市場，從而搶占市場優勢。通過不完全統計可以得出，產品在制作的過程中，由于設計原型消耗的時間比較多，導致產品不能夠在短時間上市，不利于產品出產。在產品原型試驗階段，需要設計者多次的對這個產品進行測試，對產品全方位的考量，把出現的問題及時的反映給上級，這樣才能夠降低產品開發存在的風險。3D打印技術能夠找到符合設計產品的材質，讓模型產品能夠更貼近實際產品。讓設計者可以更好了解產品的原型，解決產品設計過程中遇到的問題。利用3D 打印技術可以減少在制作產品時所使用的時間，從最開始的幾年到后來的幾個月，有效的提高制作產品原型的時間。企業也可以利用3D打印技術把原型設計成小批量的生產，這樣能夠減少原型制作生產過程中泄露產品的風險。

3.3 3D打印技術可以促進品牌的崛起

在傳統的產品設計中，受到條件的限制不利于生產，制造商為了追求更大的經濟利益就會找相關專業的設計師設計產品。隨著 3D打印技術的出現，人們開始把其應用在各行各業中，讓設計者不再依賴傳統工藝，降低它的依賴性。由于受到傳統生產的限制，導致設計師不能夠把自己的創意落實到實處，需要和制造商合作才能夠制作出產品。設計師在付出一定的生產費用后還要對產品的質量進行把關，以防止生產出瑕疵的產品。在這一過程中，大大的浪費了設計師的時間和精力。從最開始的大規模的生產產品到后來的小規模生產，就會出現商品價格過高，導致產品在生產過程中的困難，不利于產品的推廣。在未來運用3D打印技術設計者就可以通過這個方法創作出新產品，然后利用互聯網或者店面銷售的方式。設計師可以根據訂單的情況進行生產，這樣可以不讓貨物進行積壓，減少庫存降低商業風險。3D打印技術可以促進制造業品牌的崛起，推進制造業更好地發展。

3.4 利于社會化的設計

隨著社會經濟的發展，很多企業在生產產品時都會出現壟斷的現象，在產品設計和研發上一般都是由企業的人員來指導，在設計產品的過程中都是由設計師來進行監督，消費者只是拿到這樣的產品。企業生產出來的產品很容易不符合消費者的需求，與設計師設計理念也有所不同。但是隨著3D打印技術的興起，企業在制作產品的過程中開始從最開始的集中化、大批量生產轉變為分散化、小批量的社會化制造。讓消費者可以通過自己的想法把自己變為設計師，讓消費者也可以有更多的創新意識，把自己的想法與設計師進行分享，保證能夠有更多研發的能力。正如《第三次浪潮》中所講的一樣，消費者在消費的過程中會影響產品的設計，讓人們從最初的消費者變為現在的生產消費者。在后工業時代中，每個人都可以成為設計師，讓大家可以把自己的想法變為現實。隨著時代的變化，設計師的觀念也會有變化，不再單純依靠自身的力量去完成作品，還可以對自己的產品進行組織，然后根據自己建立的數據，輸入到數據庫中，設計出全新的產品。隨著3D打印技術的推廣，給很多行業都帶來了影響，讓各行各業可以進行創新。全新的社會化設計模式，帶動了各行各業的設計風潮。在設計的過程中出現了設計眾包的概念，也就是指讓一個公司或組織把由員工設計的產品變為一種自愿的形式承包給非特定的一些網絡的做法。比如某一家公司以網絡為平臺收集一些人們提供的一些設計想法，然后由這個公司對用戶來進行分析，最終投票表決是否運用這一設計。以此進行循環，最后挑選出產品運用3D打印技術，然后生產出更多的產品，讓設計產品的人員可以共享到生產公司的一部分營業額。通過這樣的形式讓原有只有設計團隊可以接觸到產品設計轉變為消費者可以設計產品，帶動消費者一起設計產品，把自己的想法與產品設計理念相符合，把其融合在一起。

4 結束語

綜上所述，3D打印技術的出現從根本上可以改變現代制造業僵硬的模式，讓設計師可以獨立的進行創作，開拓更廣闊的設計領域。設計者可以不再把自己的想法限制在產品中，讓設計者可以充分發揮自己的想象力，給人們提供更廣闊的視野。設計者可以依靠3D打印技術把自己的創意變成真實的產品，讓設計者能夠把自己的想法付諸于實踐，產生更多的作品。3D打印技術在新產品的研發中起著至關重要的作用，能夠打破僵硬的體制，放飛自己的想象空間，讓消費者可以獲得自己滿意的作品。

參考文獻

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作者簡介：齊金海（1973-），男，遼寧阜新人，學歷：本科，高級技師，研究方向：機械設計與制造教學科研工作。