3D 打印創(chuàng)新創(chuàng)意云平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

李生 竇馨

(1.青島海爾智能技術(shù)研發(fā)有限公司,山東青島 266000;2.中國海洋大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,山東青島 266100)

3D 打印制造技術(shù)使“設(shè)計(jì)即制造”成為可能,通過將人們頭腦中復(fù)雜想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)作品,為創(chuàng)客活動(dòng)提供技術(shù)支撐,是推動(dòng)大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的利器,對(duì)我國建設(shè)創(chuàng)新型國家有重要意義。利用3D 打印技術(shù)開展創(chuàng)新創(chuàng)意的關(guān)鍵是:極大降低使用3D打印的技術(shù)門檻,提供能夠方便地進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)意表達(dá)的軟件工具[1];有效保護(hù)創(chuàng)新創(chuàng)意作品、產(chǎn)品模型的知識(shí)產(chǎn)權(quán),激發(fā)原創(chuàng)精神;構(gòu)建3D打印網(wǎng)絡(luò)眾創(chuàng)平臺(tái),匯聚海量資源形成網(wǎng)絡(luò)生態(tài)圈,全面打通3D打印技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)意對(duì)接通道。面對(duì)國家大力推進(jìn)“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的歷史性發(fā)展機(jī)遇,將互聯(lián)網(wǎng)與3D 打印相結(jié)合,大力整合全社會(huì)3D 打印資源,推進(jìn)3D 打印技術(shù)、軟件工具和服務(wù)平臺(tái)向傳統(tǒng)工業(yè)制造和普通大眾的普及應(yīng)用,探索建立“互聯(lián)網(wǎng)+3D打印”[2]的創(chuàng)新創(chuàng)意新模式,對(duì)于推動(dòng)3D 打印技術(shù)的快速普及推廣應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要意義。

3D 打印云服務(wù)在國內(nèi)還處于起步階段,其推廣應(yīng)用和實(shí)用化離不開與行業(yè)及用戶個(gè)性化需求的緊密結(jié)合,它為行業(yè)和用戶的業(yè)務(wù)變革帶來新的助力和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。本文針對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)意的特定需求,研究面向創(chuàng)新創(chuàng)意的多主體社交化協(xié)作等關(guān)鍵技術(shù),研發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)意云平臺(tái),開展3D 打印創(chuàng)新創(chuàng)意服務(wù)平臺(tái)商業(yè)運(yùn)營(yíng),構(gòu)建制造能力網(wǎng)絡(luò),匯聚用戶及3D打印資源,拓寬創(chuàng)新創(chuàng)意需求與社會(huì)化資源的對(duì)接通道,提供“創(chuàng)意空間”“創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室”和“創(chuàng)客金融”服務(wù)應(yīng)用示范,建立形成從創(chuàng)客培養(yǎng)、創(chuàng)意產(chǎn)生、落地到產(chǎn)品試制、項(xiàng)目投資的完善創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化加速體系,從而實(shí)現(xiàn)了3D打印資源利用率最大以及服務(wù)組織最優(yōu)和多主體共贏的運(yùn)營(yíng)模式,支持3D 打印應(yīng)用的普及和產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈的良性循環(huán)。

1 相關(guān)工作

3D打印制造技術(shù)能夠讓設(shè)計(jì)師在很大程度上從制造工藝及裝備的約束中解放出來,更多關(guān)注產(chǎn)品的創(chuàng)意創(chuàng)新、功能性能,從而拓展創(chuàng)新設(shè)計(jì)空間,實(shí)現(xiàn)更豐富的產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新;借助互聯(lián)網(wǎng)普通大眾可以將新穎的構(gòu)思、想法在數(shù)字空間進(jìn)行表達(dá),并通過3D 打印在物理空間得以實(shí)現(xiàn),必將極大激發(fā)普通大眾的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)激情,3D打印技術(shù)已經(jīng)逐漸成為推動(dòng)大眾創(chuàng)業(yè)和萬眾創(chuàng)新的利器。

與此同時(shí),3D 打印技術(shù)按照使用材料和沉積方法的不同可以劃分為熔融沉積成型、選擇性激光燒結(jié)成型、分層實(shí)體成型、電子束自由成形制造、立體光固化成型等五種類型[3]。國內(nèi),3D打印技術(shù)被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療[4]、材料制造[5]、教育[6]等領(lǐng)域;在國外,服裝[7]、制造業(yè)[8]等行業(yè)出現(xiàn)了大量3D 技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例。

2 基于云服務(wù)的3D打印平臺(tái)

國外在3D 打印云服務(wù)平臺(tái)方面起步較早,目前已經(jīng)形成了以美國Shapeways、比利時(shí)Materialise、美國Kraftwurx等為代表的國際知名商業(yè)云服務(wù)平臺(tái)[9]。Shapeways通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)獲取用戶個(gè)性化需求或上傳的設(shè)計(jì)方案,專業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將用戶創(chuàng)意轉(zhuǎn)化成設(shè)計(jì)方案,或者用戶選擇平臺(tái)提供的創(chuàng)意/設(shè)計(jì)方案,利用分布的3D打印設(shè)備將方案轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品;國內(nèi)較早布局3D 打印云平臺(tái)的有青島海爾、深圳維示泰克、叁迪網(wǎng)、意造網(wǎng)等,充分利用互聯(lián)網(wǎng)思維將線上“云平臺(tái)”與線下實(shí)體體驗(yàn)店有機(jī)結(jié)合,通過云工廠加工,為客戶生產(chǎn)創(chuàng)意產(chǎn)品,如表1,表2所示。

表1 國外從事相關(guān)研究的主要機(jī)構(gòu)Tab.1 Major Foreign Institutions Engaged in Related Research

表2 國內(nèi)從事相關(guān)研究的主要機(jī)構(gòu)Tab.2 Main Domestic Institutions Engaged in Related Research

3 3D打印創(chuàng)新創(chuàng)意云平臺(tái)建設(shè)

3D打印創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)云平臺(tái)研究?jī)?nèi)容主要包括關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、3D打印技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)意云平臺(tái)研發(fā)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)服務(wù)資源匯聚整合和示范應(yīng)用四方面。

首先,形成面向創(chuàng)新創(chuàng)意多主體的定制化3D 打印云服務(wù)平臺(tái)體系架構(gòu),如圖1所示。其次,3D打印創(chuàng)新創(chuàng)意云服務(wù)平臺(tái)集成打印關(guān)鍵技術(shù)和軟件工具成果,匯聚3D 打印的知識(shí)技能、軟件工具(包括簡(jiǎn)易和專業(yè)在線設(shè)計(jì)軟件、創(chuàng)意設(shè)計(jì)工具、在線三維建模工具、模型智能修復(fù)工具和模型數(shù)據(jù)保護(hù)工具等),便于設(shè)計(jì)師(創(chuàng)客)進(jìn)行創(chuàng)意創(chuàng)作、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、交流展示和打印驗(yàn)證。最后,采用“物理分布、邏輯統(tǒng)一”的部署方案,通過自建或租賃等方式聚合全國各地3D打印制造能力中心,部署分站點(diǎn),各站點(diǎn)間的計(jì)算資源根據(jù)負(fù)載情況動(dòng)態(tài)均衡。成立專門的平臺(tái)運(yùn)維團(tuán)隊(duì),統(tǒng)籌運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理,包括服務(wù)器的托管與維護(hù)、以及服務(wù)平臺(tái)的支撐服務(wù)工具和服務(wù)應(yīng)用工具維護(hù)升級(jí)等。

圖1 3D 打印創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)架構(gòu)Fig.1 3D Printing Innovation and Entrepreneurship Platform Architecture

4 總結(jié)與展望

3D打印創(chuàng)新創(chuàng)意云平臺(tái)研發(fā)以及項(xiàng)目成果在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)域的綜合應(yīng)用示范,一方面在共性軟件平臺(tái)基礎(chǔ)上,針對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的特定需求,突破面向創(chuàng)新創(chuàng)意的多主體社交化協(xié)作、個(gè)性化需求獲取與分析及創(chuàng)新創(chuàng)意運(yùn)營(yíng)模式等關(guān)鍵技術(shù),研發(fā)3D打印創(chuàng)新創(chuàng)意云平臺(tái);另一方面在3D 打印的創(chuàng)新創(chuàng)意領(lǐng)域開展示范應(yīng)用,匯聚創(chuàng)意設(shè)計(jì)與建模軟件、3D 打印設(shè)備和服務(wù)商、創(chuàng)業(yè)孵化基金等資源,面向廣大創(chuàng)客提供文化創(chuàng)意產(chǎn)品的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)服務(wù);形成從創(chuàng)客培養(yǎng)、創(chuàng)意產(chǎn)生、落地到產(chǎn)品試制、項(xiàng)目投資的完善創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化加速體系。