3D打印技術個性化定制創新設計模式研究

劉丹 戢亞菲

摘 要：3D打印技術是面向個性化定制生產模式發展的新興產業，以低成本、產品多樣化、零交付及設計空間無限等優勢顛覆了傳統規模集中制造模式。通過分析3D打印在個性化需求中的發展前景和優勢，探討3D打印技術和個性化需求的概念融合，提出了一種基于3D打印和個性化定制創新的商業模式。

關鍵詞：3D打印技術;個性化定制;創新設計

中圖分類號：TQ658.53??????? 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.07.023

3D打印技術是利用三維數值建模，通過逐層堆疊的方式來制造產品的新興加工模式。其顛覆了傳統制造業生產模式，以能加工制造結構復雜產品、產品多樣化、小批量個性化定制及零交付時間等優勢成為推動第三次工業革命的重要標志[1]。

1 個性化定制發展趨勢

自古以來個性化的需求并沒有隨著社會經濟和制造技術的發展而減弱，反而人們對個性化的追求更加向往，甚至影響了制造業的發展，但因為傳統的生產模式難以真正滿足消費者的個性化定制需求一直飽受制約。

傳統消費方式主要滿足人們的生活需求，制造商只能進行大規模工業化、標準化來降低成本，提高企業效益，消費者個性化需求難以實現。但隨著消費市場升級，產品的獨特性、私人定制性及個性化的服務理念備受消費者青睞，能夠滿足不同人群的多樣化需求，成為社會發展的必然發展潮流。

2 3D打印技術與個性化定制需求的創新理念融合

傳統制造業因固有屬性是很難滿足人們對個性化定制產品的需求，如新產品設計研發模式周期長、因資源壟斷性導致消費者參與度低，從而壓制消費者個性化需求。傳統制造業的產品設計研發者通過市場調研才能獲得需求的產品信息，才能實現產品大批量、標準化、工業化的生產，但同時剝奪大眾參與設計研發的機會，抑制了個性化的需求。

而面向定制性產品的3D打印產業以其柔性生產優勢，正好迎合了私人定制客戶的大量需求，適用于利潤空間大、高附加值的創新型產品開發。高附加值個性化的需求是個體和社會發展的必然要求，其將成為未來發展最具有潛力的核心價值[2]。

3D打印技術將引領傳統制造業的大批量、標準化、工業化的制造模式向智能個性化定制型的制造模式轉變，在柔性生產、小批量及應對制造結構復雜、高附加值的定制性產品等方面具有明顯的優勢[3]。通過3D打印技術打破了傳統產品造型和結構設計的局限性，實現產品創新設計理念。

3 3D打印技術個性化創新設計優勢

（1）設計思維無限，激勵創新。傳統制造技術因加工工藝的局限性，限制產品設計的復雜程度，也束縛了設計者的思維，很難實現產品的創新。而3D打印技術為設計者提供了巨大的設計空間，突破傳統加工工藝的局限，為設計結構復雜的藝術品提供條件，讓設計師更能夠專注于產品的形態創意和功能創新[4]。

（2）設計周期短。3D打印技術針對產品個性化創新設計能夠有效的縮短周期。傳統制造業從設計到加工制造，周期較長，其很難適應消費者不斷變化的需求。而3D打印技術利用設計周期短，能不斷實現產品的設計更新來適應消費者的市場需求。

（3）創新設計成本低。在個性化設計中，3D打印技術能降低創新設計的成本。傳統創新設計需要在設計完成以后利用傳統加工工藝來加工，投入的時間成本、經濟成本高。3D打印技術產品對于原材料及能源消耗相對要少。因無需設計價格昂貴的模具，節約研發投入、設計創新的成本。同時，還降低開模不當所帶來的巨大風險和經濟損失。不僅如此，3D打印技術能實現復雜的模型建造，無限的拓寬了設計者的思維空間， 以便能夠滿足不同終端客戶的個性化定制要求。

（4）優化設計流程。3D打印技術是智能制造的發展趨勢，其優勢在于突破了傳統工藝的約束，拓展設計師的創新思維，實現復雜輕量化結構設計、點陣結構設計、復合材料零件設計及多零件融合一體化制造。其能更好的將產品設計與制造聯系起來，對產品的整個生命周期進行優化設計，以便在設計中實現更具有高附加值的創新，突破思維創新的枷鎖，同時，也擺脫傳統制造業數字化模型設計與真實產品的差異。

4 結語

隨著社會經濟轉型升級，個性化定制將成為新時代市場需求的發展趨勢。3D打印技術以其獨特的優勢，必將掀起制造業個性化定制創新設計的革命，推動制造業從“中國制造”向“中國創造”的轉型，符合“中國制造2025”的戰略方向。

參考文獻：

[1] 孟炯.滿足個性化需求的3D打印定制模式創新——兼論實現個性化定制模式的商業化策略[J].科技進步與對策，2016，33（15）：22-29.

[2] 肖含月，李禹臻，張芷茉.3D打印技術在個性化定制產品中的應用研究——以手工口紅定制設計為例[J].設計，2018（13）：116-118.

[3] 陳志椿.3D打印技術論述[J].信息系統工程，2018（10）：148-149.

[4] 徐文鵬，苗龍濤，劉利剛.面向3D打印的結構優化研究進展[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2017，29（7）：1155-1168.