試析桌面3D打印產品設計新思維

王紅鷹

[摘 要] 如今，3D打印技術已經走入人們生活，大眾對3D打印產品的需求也日益增加。簡單闡述了目前3D打印的基本技術特點，并主要提出了適合于桌面3D打印產品特點的諸多設計新思路。

[關 鍵 詞] 3D打印；桌面；產品設計；新思路

[中圖分類號] TP391 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）13-0220-01

3D打印屬于增材制造技術范疇，它與傳統打印在材料及加工方法應用上完全不同，它是基于三維CAD模型數據，結合材料逐層制造實現產品打印成形的，是典型的基于三維物理實體模型的特殊制造方法。

一、3D打印技術的特征與優勢

（一）3D打印技術的基本特征

首先，3D打印技術屬于數字制造技術，它可借助計算機軟件完成對目標設計產品的造型，其對產品的定義以結構數字化為主，通過計算機技術來驅動3D打印機實現器件加工。此外，它還可通過網絡傳輸數字化文件，即使制作方相互身處異地也可以共同利用分散化制造方法完成產品設計及制作過程。

其次，它屬于降維制造技術，簡單說就是分層制造。3D打印技術充分利用了產品的三維結構特征，將其分解、轉化為二維層狀結構特征，通過逐層累加最終形成三維產品，即對2D產品向3D產品的神奇轉化過程，該制造過程是具有柔性化特征的。

最后，它是堆積快速制造，它的制造方式是自下而上的堆積過程，它可合理運用那些非均勻材料，結合功能梯度理論提高產品的疊加優勢，且它還能夠實現快速制造，整個3D打印制造工藝流程是相當短的，并且全程自動化，可在現場當場制造，制造效率相對較高。

（二）3D打印技術的現實優勢

3D打印技術擁有三大優勢：首先它具有成本優勢，傳統制造的劣勢就在于對產品形式的把握難度越來越高，因為目前某些產品的外部形態越來越復雜，造型也逐漸趨于多樣化，制造成本水漲船高。但如果采用3D打印機就能隨客戶心意任意做出不同形狀的產品，它直接省去了傳統產品制造過程中所必需的技術人員培訓成本及制造設備購置成本。整個過程僅僅需要簡單的數字設計圖與原材料，而且3D打印機對產品的生產創新功能也能夠經常給人以驚喜。

其次它具有時間優勢。傳統制造會涉及大量的產品組件和組裝過程，其制造過程會耗費大量的時間。反觀3D打印則具備分層制造功能，可通過該功能隨時打印不同部件，完全省去了組裝及運輸這兩大極為消耗成本的傳統環節。再者3D打印機能夠實現按需制造和就近生產，最終保證零時間交付，保證用材、用時絕不浪費。

最后它具有前景優勢。目前3D技術的應用令人期待，因為它所采用的都是可循環材料，非常符合全球的綠色環保、節能降耗生產標準。而且目前的3D技術也能配合掃描技術，實現從實體世界向數字世界兩世界之間產品分辨率形態的有機轉換。可利用3D打印機進行實體對象掃描、編輯與復制，為產品制作提前創建準備數據精確的副本及高質量的優化元件。

二、桌面3D打印產品設計的一些新思路

目前通過3D打印技術設計桌面3D產品可謂創意多多，結合各種產品設計實驗所創作出的產品均有出其不意的效果，且產品的使用價值也值得期待。下文結合案例簡單談談當前利用3D打印技術所設計的桌面3D打印產品。

（一）十二星座系列飾品設計

該產品要利用準備好的十二星座底板，結合3D打印軟件設計三維模型然后打印。打印后就會出現十二星座的模型。該產品設計要由兩人共同協作完成，首先進行飾品主題、樣式及顏色的選擇，然后對十二星座造型進行構思，結合數據模型與模型打印兩項主要設計實驗內容首先給出打印樣品，然后進行3D打印技術處理。同理，其他創意飾品也可以結合該十二星座飾品進行設計打印。這里可延展思路，設計一種可活動性結構的飾品。首先利用計算機進行效果圖渲染，獲得一條吊墜的效果圖，吊墜是由兩個環狀結構組成的，而且兩個環可以活動，相比普通的固定吊墜在佩戴上更加具有新意。這里就利用了3D的材料增加技術來增加吊墜的附加值，配合活動的空心結構再次減少對材料的使用，這一增一減就增加了成品的美觀效果，同時降低了成本[1]。

（二）基于“-”思維的桌面3D打印設計

基于“-”思維的桌面3D打印設計及盡可能減少打印過程中所存在的各種影響因素，全面提升產品制造效率。比如，在3D鬧鐘打印設計與制造過程中，就要盡量減少臺階效應，鬧鐘零件中的斜面越少越好，便于使用者觀看表盤。再如，在創意咖啡的拉花打印方面，將不同的劃分打印到了咖啡表面。同理，在蛋糕、巧克力底板上也可以采用這種個性化的3D打印設計[2]。

3D打印技術實用且神奇，目前它的技術內涵正在被極大豐富，所涉及領域也在逐漸增加。對3D成型規律的嚴格遵循和對產品造型結構的有效優化都提高了它的設計效率與制造效率，為更多人所應用。特別是在大學生的創新實驗和學習中，利用3D打印技術，從實驗產品的設計到打印、裝配、調試都有學生的參與，也將極大地促進學生的操作能力、制作能力和團隊協作創新能力的提高，有效地激發學生實踐的積極性，提高學生的學習熱情，培養他們的創新力和創造力。

參考文獻：

[1]潘舟.3D打印技術及應用趨勢[J].科技風，2017（23）：2.

[2]花亞東，張錫.桌面3D打印產品設計新思維[J].科技展望，2015（8）：156.