3D打印對工業設計發展的影響

周磊晶

摘 要：文章重點探討了目前設計創新的一個熱點的問題——3D打印對工業設計發展影響問題。工業設計和設計產業的發展，為3D打印的應用與推廣提供了廣闊市場，同時3D打印時代的到來，也為工業設計和設計產業的發展提供了強大的科技引擎。所以文章從3D打印在工業設計中應用和影響、3D打印對設計師和消費者的改變，闡述了3D打印對工業設計發展的影響和改變。

關鍵詞：3D打印；工業設計；創新研究

1 概述

3D打印是制造技術的原理創新，隨著技術的愈發成熟，在為制造業帶來新一輪革命的同時，也為研發、設計特別是工業設計，提供和發揮了強有力的技術支撐和引領作用。因此，文章專門針對3D打印在工業設計中的應用和對設計師和消費者的影響進行探討，為3D打印對工業設計發展趨勢和影響提供參考。

2 3D打印在工業設計中的應用和影響

3D打印技術出現在上世紀九十年代中期，即快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。3D打印通常是采用數字技術材料打印機來實現的。常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型，后逐漸用于一些產品的直接制造，已經有使用這種技術打印而成的零部件。該技術在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域都有所應用。這項被稱為“快速成型”的技術，擺脫了傳統機械加工中“去除材料”的方式，采用“材料堆積”的方法，使加工對象不受復雜程度的限制，使平面生成立體的過程變得簡單易行，這對于追求“形”和結構藝術的工業設計來講至關重要。

2.1 設計和制作協同工作

技術，使得創意、設計、工程分析、制造和服務融為一體，共享同一個數據平臺，實時反饋各方的意見，實現設計與制造無縫對接、協同工作。

2.2 提高設計制造精度

相較于傳統手工制造的模型樣機表面質量不高，產品外觀逼真程度較差，可裝配性不強等弊端，3D打印能夠代替“工匠”的勞動，使得模型變得更合理、更精密、更符合實際的需要。

2.3 縮短研發設計周期

3D打印技術可以提供制造樣件，簡化消化圖紙的時間，在幾天或幾周內將概念設計轉化成模型樣件，修改細節時只需要在電腦上完成，從而對處于設計階段的產品做出快速評價、修改及功能試驗，極大的縮短試制周期和生產成本。

2.4 復雜模型的直接制造

利用3D打印機制作出來的模具幾乎不受零件的形狀和結構的任何約束，尤其在加工復雜曲面時更顯其優越的性能，設計師只要在電腦上完成產品設計（CAD），并編寫好加工流程，計算機與數控設備將一道自動完成造型過程。而且隨著3D打印技術的發展，可用于制造的原型材料日漸豐富，性能也日趨完善，一些非金屬快速原型已有較好的機械強度和熱穩定性，可以直接用作模具或是生產成品。

2.5 逆向設計的充分運用

逆向工程技術采用了3D掃描和3D打印技術相結合的方式，實現了產品的快速制造。它將已有實物（油泥）模型通過三維掃描技術測得模型表面的點云數據，經過曲面重構造型軟件獲得實物模型的3D數字模型，用于后續的計算機輔助分析與制造。

一是即可以快速的復制實物，也能夠放大、縮小及修改實物模型，并且可以對已有模具進行創新設計。二是可以方便地對3D打印技術本身制得的原型產品進行快速、準確的測量，用以驗證由三維CAD設計而制得的零件與原設計的吻合程度，改進產品設計中的不足，使產品更加完善。三是對于進口模具，模具的3D數字模型可能無法獲取，或因使用年限較長，模具在使用過程中由于損壞、修改等原因，需要進行型面的燒焊再由鉗工修補，然而修補后的模具質量往往并不理想，這時可借助逆向工程對磨損區域的識別與恢復功能，重構模具的3D數字模型，以提高制模、修模的效率和質量。同時，許多受損文物，利用逆向工程能夠有效的將殘缺部分還原。

3 3D打印對設計師和消費者的影響

隨著經濟的發展，大眾需求的多元化、個性化和小批量、多品種已經成為現代消費的發展趨勢，從高級定制服裝、飾品、家具，到汽車、游艇等等各個領域。3D打印的應用，一方面設計師現在可以盡情的拓展想象空間，把在虛擬世界中創造“作品”帶到現實生活中進行修改、完善和再創新，將設計圖紙快速成型使之具象化。通過3D打印提供的實體模型不僅充分調動設計師的想象力與創造力，也有助于檢驗消費者對產品的興趣與認可度。從長遠來看，這對設計師審美品位、設計能力的不斷提升大有裨益。

3D打印在各個設計領域的應用顯著提高了效率。在設計中，設計師和建模師或者模型師可以利用三維打印技術快速地將自己所設計的產品變成實物，可方便快捷地將產品模型提供給客戶和設計團隊，使客戶也可以隨時參與到產品的設計中，方便客戶和設計師的及時溝通從而促進了客戶、市場、企業之間的交流，及時調整方案，從而是產品更有效地得到市場的認可，在相同的時間內縮短了產品從概念到市場銷售的時間，以達到全面的控制，更加合理地又優化了設計資源和市場資源。

此外，3D打印對設計師還產生了諸多影響，如獨立設計師可依靠3D打印技術將自己的創意變成真實的產品，從而催生了大量獨立設計師及設計品牌；設計的社會化趨勢將會打破以往設計組織的僵硬的結構劃分，消費者獲得了自己設計、生產產品的權力。

另一方面，隨著3D打印能力的不斷進步，消費者將不再是產品被動的接受者，他們甚至可以成為“設計師”兼“工程師”，在家親自動手生產專屬自己的物品。除此之外，幾乎所有的產品均可打上消費者個性化的印記，生產商只需要提供一個平臺，消費者就能夠依據個人的喜好對產品進行設計。產品對消費者而言將不再是一成不變、大同小異的舊面孔，每個消費者手中的產品都可以變得獨一無二和與眾不同。

4 結束語

通過對3D打印在工業設計中的應用研究，作者對3D打印對工業設計發展的影響有了更加明確的認識，歸納起來有以下兩點：（1）3D打印實現設計與制造無縫對接、協同工作，不但提高了設計制造精度，還大大縮短研發設計周期和成本。（2）3D打印轉變了工業設計理念，消費者可以根據個性定制產品，同時催生了大量獨立設計師及設計品牌設計師。

參考文獻

[1]王春玉，傅浩，于泓陽.玩轉3D打印[M].北京：人民郵電出版社，2014.

[2]陳冬亮.做大做強工業設計促進生產性服務業發展[Z].2013.

[3]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.