基于3D打印技術的萬能商品價格牌結構設計與制造*

文/李凌華 陳嬋娟 周柏玉 黃仁超（郴州職業技術學院）

一、緒論

價格牌是商場、超市等商業場所展示商品價格的重要工具。常見的價格牌有手寫標簽型、組合式數字標簽型、展示牌型等。隨著生活條件的不斷改善，人文情感的不斷豐富，人們購物時的選擇已不僅僅局限于商品本身，商場的布置、購物的體驗等方面也影響著消費者的購買欲望。價格牌作為消費者購買商品時必然會接觸到的物品，它不僅要能展示價格，還應與商品一樣滿足個性化的需求，匹配不同店鋪的風格。但目前市面上的價格牌，由于材質、制造方式等方面的限制，難以滿足人們對價格牌定制化、個性化的需求。3D打印技術是增材制造中的一種，它以數字模型為基礎，通過逐層疊加的方式制造產品，與傳統制造方式相比，更好地實現了個性化、定制化。因此，將3D打印技術運用到價格牌的設計制造中，具有重要的現實意義。

二、價格牌設計

（一）設計理念

價格牌的價格顯示離不開數字，但制造單個的數字，再用單個的數字進行價格組合的話，所需要的數字量會非常大，故在數字設計上應考慮簡單可變的特點。

經過研究討論，設計團隊決定仿照顯示屏“8”字形的數字顯示模式，通過改變顯示的條杠來顯示不同的數字。商品的價格有高有低，價格的位數也會有長有短，為適應價格位數的變化，各個數字之間應該是可拆拼的關系。同時，為滿足個性化的需求，在價格牌的兩端可做個性化的造型設計，造型設計的結構還應具備收納功能，便于收納多余的數字塊。

（二）數字模型設計

明確了設計思路后，便可以開始進行商品價格牌的數字模型設計。數字模型是3D打印制造的基礎，做好前端的數字模型設計，才能保障后續打印制造的順利進行。

1.掛牌的設計

根據價格牌的特點需求設計兩種掛牌。一種是八字掛牌，如圖1所示，主要由八字掛牌殼和數字條桿組成，通過調整數字條桿在八字掛牌殼內的填充情況來顯示不同的數字值。另一種是二維碼掛牌，如圖2所示，主要由二維碼掛牌殼和二維碼以及小數點塊組成。

圖1 八字掛牌

圖2 二維碼掛牌

2.支撐結構設計

支撐結構采用3D小人的造型。如圖3所示，主要由3D小人和掛桿組成。兩個掛桿之間可相互拼接成更長的掛桿，掛桿不使用時可收納在3D小人手臂端的通孔處。3D小人背部設計有略大于掛牌的矩形孔，掛牌不使用時可收納在此孔中；腳步位置預留有空位，可放置承重塊，增加3D小人的穩定性（圖4）。

圖3 3D小人造型圖

圖4 3D小人結構圖

3.裝配設計

裝配狀態一：如圖5所示，價格牌不使用時，可將八字掛牌收納至3D小人內。

圖5 收納狀態

裝配狀態二：如圖6所示，價格較低，數字位數較少時，僅使用一個3D小人作為支撐。

圖6 一個 3D 小人狀態

裝配狀態三：如圖7所示，數額較大，數字位數較多時，將兩個3D小人進行組合使用。

圖7 兩個3D小人狀態

三、價格牌打印制造

萬能商品價格牌曲面較少，外觀較易成型，產品重量較輕，對強度要求不高，故使用一般的熔融沉積（FDM）設備生產即可。結合產品結構特點與打印成本等因素，價格牌樣品采用的太爾時代UP BOX型3D打印機進行打印制造，該打印設備具有打印平臺自動校準和打印平臺加熱等功能，精度在0.1～0.4mm，能保證產品的打印質量，設備如圖8所示。

圖8 UP BOX 3D 打印機

利用建模軟件將三維模型導出為STL格式，為確保模型圓角等細節處的特征不失真，導出時需將公差調到最小，如圖9所示。

圖9 導出STL文件

之后使用UPstudio軟件對模型進行分層處理，合理設置各個模型的擺放方式，層厚設置為0.2mm，確保各層粘連強度，如圖10所示。

圖10 打印參數設置

最后將所有模型進行打印制造，打印過程如圖11所示。同時，對成型的零部件進行適當的后處理加工，將各零部件組裝，可生產出完整的產品，如圖12所示。

圖11 打印成型過程

圖12 價格牌成品

四、結語

（1）采用參數化的建模軟件進行價格牌數字模型設計，建模快速、修改簡便，邊建模邊優化，提高了設計效率。同時，利用建模軟件進行模擬裝配，驗證各零部件的裝配效果，排查干涉問題，為打印制造提供了重要的理論支撐。

（2）該商品價格牌在設計時兼顧考慮了3D打印逐累積制造的特點，在調整打印擺放位置后，價格牌懸空結構較少，隨之需要添加支撐的區域也較少，降低了打印難度。商品價格牌3D打印完成后，模型表面光潔亮新，未發現成型缺陷，價格數字顯示清晰，經簡單加工處理后可直接使用。