3D打印技術背景下產品設計新模式

張建強

摘 要：隨著科學技術的不斷進步和發展，3D打印技術的出現和應用給工業生產帶來了革命性的變化，大大提升了產品設計質量和效率。本文從3D打印技術的重要性出發，分析3D打印技術環境下的產品設計新模式的優勢，探討新模式的具體應用，以期推動3D打印技術產業的進一步發展。

關鍵詞：3D打印技術；產品設計；新模式

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）24-011-01

近幾年來，3D打印技術的應用越來越廣泛，并且在工業產品設計，尤其是數字化產品模型制造行業應用方面的作用日益凸顯[1]。該技術是一種快速成型技術，基于數字模型文件，應用粉末狀金屬或者塑質材料等，通過逐層打印形成的立體構造物。隨著科技技術和計算機智能技術的發展，3D打印技術在未來必將得到更廣泛的發展空間。

一、3D打印技術的重要性

1、促進生產形式的轉變

目前，生產組織形式以“集中生產”為主，該形式帶來大量的碳排放。3D打印技術促使該模式發生根本性的改變，實現“分散生產”的生產組織形式，以減少碳排放[2]。該技術下的生產組織方式能有效提升生產企業的核心競爭力，實現產品的個性化生產。

2、促進商業形式的轉變

3D打印技術的應用促進了“個人生產”商業形式的發展。3D打印技術催生了個人生產的C2B形式的發展，主要以3D打印產品和服務交易為主要內容。隨著市場經濟的深化，該種商業形式更具優勢，成為商業發展的一個主要方向。

3、促進經濟形式的轉變

3D打印技術以用戶體驗為導向，促進了經濟形式的轉變。3D打印技術更重視個性化定制，規模化經濟影響力較小，主要集中于消費能力較強的用戶，將規模經濟轉變為體驗式經濟，也就是3D打印技術有助于提高個性化產品和服務，強化市場應變能力。

二、3D打印技術產品設計新模式的優勢

1、拓展了設計人員的想象空間

3D打印主要是借助計算機通過3D軟件建立模型，并應用STL文件格式傳輸到3D打印機，且識別片層截面，完成文件的輸出。該模式下的設計師可專注產品形態的創意和功能的創新，也就是設計為生產。能夠讓設計師對形態進行豐富的想象和創新，而傳統產品設計模式是很難達到的[3]。

2、大幅縮短了產品設計成型的周期

3D打印技術可幫助生產企業應對不同要求的消費者，設計師則可通過網絡平臺來進行創意和設計，重視利基產品的設計、開發及生產。3D打印適合小規模制造，特別是高端、個性的定制產品，比如：元部件的生產。雖然，3D打印生產的材料仍以熟料為主，但金屬材料也逐步被應用起來，大大縮短了設計成型的周期。

3、節省了產品設計和研發的成本

目前，市場需求的更新變化速度較快，如果新產品在生產后未得到有效的銷售，則會帶來較大的經濟損失。而使用3D打印技術，可預先將產品生產，如新產品符合技術標準和市場的需求，則可進行模具的開發，再實行批量式生產。同時，3D打印技術和傳統模具生產可達到相互補充的效用。該種模式實現了共同設計到銷售到按需生產的流程，有效降低了生產企業的成本。

三、3D打印技術背景下產品設計新模式的應用

1、產品設計中的應用

3D打印技術的設計模式為工業產品的生產和開發提供了新的方法。3D打印技術的應用可更為直接、準確、有效的將設計創意轉變成功能較多的實際物品，有效減少設計時間和費用，提升了生產企業的市場競爭力。

2、建筑業的應用

對于現代化建筑設計而言，應用3D打印技術，可設計出建筑的初期模型，準確、形象、直觀的展示出建筑的效果和相關的測量，以及3D打印技術帶來的真實感。在建筑行業，設計師和建筑工程師通過應用3D打印技術來設計和制作建筑產品的外形，應用3D技術可降低設計費用、保護環境、提升真實感，同時節省了設計時間。大程度滿足了設計師的創意要求和建筑企業的生產要求。

3、機械制造業的應用

由于3D打印技術的產品設計優勢，使其在機械制造業種具有廣泛的應用。一般應用在小批量、單個金屬元部件的設計和制作上。對于一些特殊復雜的元部件，因單件生產或為小批量生產，通常采用3D打印技術來完成模型，大幅降低了生產成本，縮短了周期，也符合機械設計高穩定度和準確度的要求。

4、模具制造業的應用

3D打印技術和傳統模具生產技術的結合，可有效縮短模具開發和制作的時間，提高生產效率，是強化制作關鍵環節和模型設計的主要方法。3D打印技術在模具制造業中的應用主要有間接制造和直接制造兩種類型。

5、醫學和航空方面的應用

在醫學方面，以醫學資料作為基礎，應用3D打印技術將人體的各種器官模型制作出來，為外科手術提供了極大的價值，比如可打印出骨骼、牙齒等，有助于豐富臨床治療方法，為人們的健康服務；在航空方面，一些航空實驗模型可通過3D打印技術來完成，提高實驗的質量和效率。

在現代化設計行業中，要積極轉變觀念，強化創新意識根據社會經濟發展的要求運用先進技術建立科學完善的設計模式。近年來，隨著3D打印技術的不斷發展和應用，有力推進了產品設計模式的創新和改革，實現了設計師和用戶共同參與、共同設計及工作生產的新模式，在各個領域具有廣泛的應用，以實現3D打印技術效益的最大化。

參考文獻：

[1] 張 楠.李 飛.3D打印技術的發展與應用對未來產品設計的影響[J].機械設計.2013，30（7）：97-99

[2] 李 丹.田 航.3D打印技術在產品設計領域應用的優勢[J].藝術教育.2014，9（7）：279

[3] 劉勇利.淺談3D打印技術在產品設計中的應用[J].中國新技術新產品.2013，25（12）：1endprint