3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

摘 要：3D打印技術(shù)是近年來新興的技術(shù)類型，對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了較大的影響與變革，也為設(shè)計(jì)工作的開展提供了新的方式。本文對(duì)3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域;應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

0 引言

近年來，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，3D打印技術(shù)獲得了快速的發(fā)展，作為一種新技術(shù)獲得了人們的關(guān)注，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面獲得了顯著的效果。為了更好地應(yīng)用技術(shù)，要充分把握其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)應(yīng)用好技術(shù)，不斷提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平。

1 對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中，結(jié)構(gòu)與形體設(shè)計(jì)是重要的組成部分，也將直接對(duì)產(chǎn)品美觀產(chǎn)生影響。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，使得工業(yè)設(shè)計(jì)從之前傳統(tǒng)生產(chǎn)的大規(guī)模、批量化向個(gè)性化模式轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品設(shè)計(jì)因此具有更大的可能性與更多的方向。其高效率、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、低成本、無銜接與一次成型特征，都能夠使其在造型、結(jié)構(gòu)等方面具有更多的創(chuàng)新空間。第一，產(chǎn)品造型。如今的產(chǎn)品設(shè)計(jì)并不局限于已知的領(lǐng)域，而是在材料、工藝、技術(shù)等方面不斷創(chuàng)新。3D打印技術(shù)出現(xiàn)后，產(chǎn)品在生產(chǎn)方式上已經(jīng)不再限制設(shè)計(jì)時(shí)的想象力，在創(chuàng)新產(chǎn)品形態(tài)的情況下，產(chǎn)品造型也有了創(chuàng)新。此時(shí)，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)當(dāng)中具有多元化特點(diǎn)，能夠有效地增強(qiáng)產(chǎn)品的美學(xué)屬性，這可以說迎合了流行趨勢(shì)，在造型方面，高度重視藝術(shù)化審美體驗(yàn)，這對(duì)消費(fèi)者的審美水平具有十分積極的意義。第二，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。能夠一次成型、無銜接是3D打印技術(shù)的主要特點(diǎn)，面對(duì)很多嵌套結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜造型，不再需要經(jīng)過組裝以及開模的過程。在傳統(tǒng)制作中，經(jīng)常會(huì)存在焊接結(jié)構(gòu)，并因此使產(chǎn)品具有不穩(wěn)定性;而應(yīng)用3D打印技術(shù)，則能夠有效消除焊接結(jié)構(gòu)，以此提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性，不僅能夠提升產(chǎn)品的可靠性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，也能夠有效地提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：第一，縮短成型周期。在如今社會(huì)發(fā)展的過程中，人們的消費(fèi)水平不斷提升，并因此使產(chǎn)品的更新速度更快，以此更好地滿足市場(chǎng)的需求。在以往的產(chǎn)品制作中，從開始對(duì)方案的設(shè)計(jì)到最終成品的上市，需要經(jīng)過一個(gè)較為煩瑣且復(fù)雜的過程，如在設(shè)計(jì)方案確定完成后，需要制作模具才能形成最終的產(chǎn)品，而在該過程中，也將在增加產(chǎn)品成本的情況下，使產(chǎn)品的生產(chǎn)周期得到延長(zhǎng)，并因此需要考慮產(chǎn)品連接等方面的處理。這些問題的存在，都將大幅度增加產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。而在合理應(yīng)用3D打印技術(shù)的情況下，則能夠幫助企業(yè)有效縮短產(chǎn)品的成型周期，幫助企業(yè)獲得更好的市場(chǎng)份額。第二，打破思維局限。3D打印技術(shù)具有一體成型的特征，能夠較好地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)，有效提升產(chǎn)品制作的可能性。在實(shí)際工作中，設(shè)計(jì)人員可以在三維軟件中制作完整的產(chǎn)品模型，以STL文件格式導(dǎo)出，以此輸出打印機(jī)文件，即可以等待打印產(chǎn)品。對(duì)于3D打印產(chǎn)品來說，其并非是普通實(shí)心的，而是由大量三角形堆積形成的蜂窩狀，當(dāng)其具有較小面時(shí)，能夠獲得更為精細(xì)的物體。在這種情況下，能夠以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)與造型，在沒有條件限制的情況下，設(shè)計(jì)人員不受約束，能更好地發(fā)揮自身的想象力，獲得傳統(tǒng)工藝技術(shù)無法獲得的設(shè)計(jì)作品。第三，節(jié)約研發(fā)成本。在如今市場(chǎng)快速發(fā)展、競(jìng)爭(zhēng)比較激烈的情況下，相關(guān)產(chǎn)品要能夠在此過程中快速更新?lián)Q代。要想對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行大規(guī)模的設(shè)計(jì)制作，與生產(chǎn)模具的設(shè)計(jì)是分不開的，而在每次設(shè)計(jì)模具中，都將耗費(fèi)較高的設(shè)計(jì)開發(fā)成本，如果模具在開發(fā)后形成的產(chǎn)品在銷量上存在不足，則將因此為企業(yè)發(fā)展帶來較大的損失。應(yīng)用3D打印技術(shù)能夠改變傳統(tǒng)生產(chǎn)銷售模式，即先通過3D打印技術(shù)開發(fā)新產(chǎn)品，之后嘗試將產(chǎn)品投放到市場(chǎng)上，看其是否能夠滿足市場(chǎng)的需求，再結(jié)合市場(chǎng)反響與結(jié)果開發(fā)模具、批量生產(chǎn)或者升級(jí)產(chǎn)品。同時(shí)，在機(jī)械領(lǐng)域，3D打印技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中與模具制作也互為補(bǔ)充，能夠在有效降低成本的基礎(chǔ)上，提升企業(yè)的生產(chǎn)效率，最大限度地降低模具在產(chǎn)品生產(chǎn)中的損失與不確定性。此外，3D打印技術(shù)還能夠與網(wǎng)絡(luò)連接，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，以便利的方式在異地打印，以此有效減少物流費(fèi)用?？梢哉f，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中能夠有效地降低工業(yè)設(shè)計(jì)和制造成本，有效地提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全面性、創(chuàng)意性。

3 主要應(yīng)用方向

3.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域

契合度高是3D打印技術(shù)的主要特點(diǎn)，并因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，在紙面設(shè)計(jì)工作完成后，設(shè)計(jì)人員就會(huì)制作產(chǎn)品的模型。受到傳統(tǒng)材料的特性的影響，需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間制作模型，且無法保證制作精度。而應(yīng)用3D打印技術(shù)，就能夠有效解決這個(gè)問題，設(shè)計(jì)人員在建立模型后，即能夠?qū)ζ溥M(jìn)行直接打印，所用時(shí)間更少，且具有更高的制作精度，在一次成型的情況下，減少利用材料，有效減少了傳統(tǒng)材料制作中造成的浪費(fèi)。在實(shí)際制作產(chǎn)品時(shí)，該技術(shù)也能以精準(zhǔn)、快速的方式制作樣品，在有效減少研發(fā)費(fèi)用、開發(fā)周期的基礎(chǔ)上，便于企業(yè)更好的運(yùn)作與生產(chǎn)。

3.2 機(jī)械制造領(lǐng)域

無銜接、一體成型是3D打印技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)，使其在機(jī)械制造領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價(jià)值。在實(shí)際打印當(dāng)中，成品很少對(duì)部件進(jìn)行分割，并因此使不同部件間具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，體現(xiàn)出明顯的整體性。尤其是對(duì)于需求量較少，且對(duì)精度有較高要求的零件來說，更適合通過3D打印技術(shù)直接成型。同時(shí)，需要注意到，3D打印技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中也具有一定的局限性，受到材料藝術(shù)的限制，在使用的打印材料方面較多為金屬，因此在實(shí)際打印中，即需要經(jīng)過一個(gè)熔化金屬材料、逐層疊加的過程，并因此需要較多的制造時(shí)間與成本。而對(duì)于3D打印技術(shù)優(yōu)勢(shì)來說，更體現(xiàn)在解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)問題以及具有較大難度的問題中。目前，經(jīng)常使用的方式就是將3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床結(jié)合起來應(yīng)用，在復(fù)合加工、各自發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的情況下開發(fā)新產(chǎn)品。

3.3 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

在多年發(fā)展的過程中，醫(yī)療水平不斷提升。在3D打印技術(shù)出現(xiàn)之初，人們即在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用進(jìn)行了積極的研究與探討，并取得了一定的成果。例如，可以醫(yī)學(xué)視頻資料為基礎(chǔ)，通過3D打印技術(shù)打印人體感官模具，這在外科手術(shù)活動(dòng)中具有較高的價(jià)值。在國外，3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域也獲得了一定的發(fā)展，在人體軟體組織、內(nèi)部器官等方面已經(jīng)取得了一定的成果。該技術(shù)能夠?qū)ρ例X、骨骼等進(jìn)行打印。在義肢打印中，使用3D打印技術(shù)不僅不需要開發(fā)模具，且具有較快的成型速度。此外，也有研究人員使用3D打印技術(shù)打印出無菌牙齒，能夠在不受細(xì)菌影響的情況下，有效防止蛀牙情況的發(fā)生。可以預(yù)見，在3D打印技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域還將獲得更好的發(fā)展。

3.4 個(gè)性產(chǎn)品領(lǐng)域

3D打印技術(shù)優(yōu)勢(shì)也使其具有了新的產(chǎn)業(yè)方向。在個(gè)性產(chǎn)品制造當(dāng)中，其在應(yīng)用中即能夠制作出很多復(fù)雜的造型，使設(shè)計(jì)人員以此具有更大的發(fā)揮空間，在不受傳統(tǒng)限制的情況下，以不同方式展現(xiàn)。該使設(shè)計(jì)制作工作不再局限于工廠、工作室等領(lǐng)域，只要能夠在電腦的三維軟件當(dāng)中繪制獲得，每個(gè)人都能夠成為設(shè)計(jì)師，以此使個(gè)性化產(chǎn)品領(lǐng)域獲得新的生命力。

4 結(jié)語

本文對(duì)3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了研究?？梢哉f，3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，有效地突破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在造型、結(jié)構(gòu)方面的限制，使設(shè)計(jì)人員能夠充分發(fā)揮自身的創(chuàng)作靈感。在未來的發(fā)展中，需要做好該技術(shù)的研究與應(yīng)用，使3D打印技術(shù)在我國產(chǎn)品設(shè)計(jì)中發(fā)揮更大的作用。

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作者簡(jiǎn)介：任文蕾（1998—），女，山東濰坊人，山東科技大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院2017級(jí)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)本科在讀，研究方向：工業(yè)設(shè)計(jì)。