3D打印技術對高校工業設計教育的啟示

文 藝 康紅娜 （南華大學設計藝術學院 421000）

3D打印技術對高校工業設計教育的啟示

文 藝 康紅娜 （南華大學設計藝術學院 421000）

3D打印技術是具有強大發展潛力的一項新的工業制造技術，將在工業設計領域帶來深刻的影響。工業設計類的高校應該重視3D打印技術的研發與應用。一方面，3D打印技術對工業設計教育具有良性促進作用；另一方面，高校工業設計針對3D打印技術進行的產學研相關工作將引領3D打印技術走向更為廣闊的前景。

3D打印；高校；工業設計教育

一、什么是3D打印技術？

3D打印，是近幾年在工業領域炙手可熱的一項新的制造技術。英國《經濟學人》雜志認為3D打印可以與蒸汽機和電力的發明相提并論，是第三次工業革命最具標志性的生產工具，將對社會多個行業和領域帶來深刻影響。與此同時3D打印的維度也在不斷地擴展，在2015年的CES大會上，NervousSystem運用4D打印技術打印的“運動學連衣裙”，賦予了打印成型的物品第四維度——適應性，讓打印產品有了時間維度上的拓展，從而帶來更加舒適的效果。5D打印就是指打印活性材料，比如麻省理工設計了“星際游客盛裝”系列服裝，服裝設計了帶有內部腔體的3D打印的血管結構，然后他們將具有生命特征的元素嵌入到這些腔體中，賦予了打印產品孕育新機體的能力實現了更多維的拓展。

二、3D打印技術在教育領域的研發現狀

基于3D打印技術的良好發展前景和應用創新空間，針對3D打印的教育應用具有重要的探索意義。英國教育部開展了一項為期一年的試驗項目，以21個學校為試點，將3D打印技術應用到數學、物理、計算機科學、工程和設計等課程中，探索3D打印的教學應用，推動教學創新。各發達國家對于3D打印的教育科研也都相繼推出了各具特色的實驗項目。

國內以清華大學為首的部分著名高校，部分研究成果已處于世界先進水平。北京航空航天大學大力開展3D打印技術的產學研合作，與中航工業集團共同組建了中航天地激光科技有限公司成果產業化基地，其研發成果使我國成為目前世界上唯一利用激光快速成形技術生產飛機鈦合金大型主承力結構件，并實現裝機應用的國家，實現了3D打印在航空領域創新應用。華中科技大學分別與湖北濱湖機電合作進行了3D打印研究并產業化運作。這些高校主要針對3D打印設備、材料、技術進行研發，并將研發成果與企業合作進行產業化。2近兩年大部分工程工業類高校均已購買3D打印機作為教學設備。西安交大應用3D打印技術，進行醫學與制造業的跨界設計，制作了部分骨骼產品植入人體獲得了良好的醫療效果。由此看來，部分著名高校已經把3D打印作為重要的科研設備，在航空航天、機械制造、產品研發等方面取得了顯著成效，并且致力于生物醫學等方面的研發。與此同時，3D在工業設計教育領域的應用稍顯空白。

三、3D打印技術在于工業設計教育中的應用思索

3D打印技術已經大量應用于設計行業，產業發展的同時，教學科研的前端研究應與時俱進積極應對。許多民間設計師、設計組織都紛紛對3D打印技術在設計領域的應用進行了實驗性的嘗試。如：2014年度的“曬上海”展覽由生活在上海的19位設計師圍繞主題“竹＋3D打印”進行了一系列的設計嘗試，獲得了一致的好評。而在設計相關專業已有部分高校把3D打印作為重點研究方向，取得了階段性的成果。如2014年12月底，山東工藝美院舉辦的“3D打印工作坊”是其學校的名校工程項目的成果匯報展覽，其中匯集了數字藝術、動漫設計、陶瓷設計、旅游產品設計等不同專業的學生作品。這都是好的開端，值得我們去更為深入的思索研究加應用。

以下筆者就3D打印技術在工業設計教育中的應用意義做了一些思考：

1.將3D打印技術引入到工業設計教學，突破了以往加工工藝的大量局限性條件，有利于學生在設計的構想過程中有更大的自由空間，能更加“天馬行空”的發揮創意。

2.針對單獨的專業設計課程來說3D打印技術在教學中的使用可以減少產品設計研發的周期，大大減少以往在設計過程中的模型制作與修改的過程；可以減少產品設計討論過程中的溝通障礙，讓以往電腦中的虛擬模型更為成為可以看可以摸得實體；可以跟好的通過實際的模擬增加產品可行性評估與驗證的可靠性。

3.將3D打印設備置入學生的提供了豐富的“做的經驗”。學習者使用3D打印機通過計算機輔助三維軟件設計建模到打印出產品，獲得了有目的的直接設計生產經驗，這些具體經驗對學習者的學習提供了直接的感性認識。在方案展示與交流的過程中3D打印作品通過演示和展覽等方式，使學生獲得“觀察的經驗”，實現學生在設計過程中的深度參與，從而改善教學效果。3D打印將抽象概念和設計引入現實世界，對教學內容中的某些抽象概念或科學過程進行可視化展現，能夠更好地發揮“抽象的經驗”在設計應用中的作用，使學生獲得更多的認知體驗，提高思維能力。最終是學生的學習形成了立體堅實的“經驗之塔”。

4.積極搭建產學研一體3D打印創新平臺是可持續發展之路。有利于更好地進行實驗性項目的設計研究，開展豐富的設計跨界研發。由于3D打印技術的廣闊應用前景，以及工業設計學科設計范圍“小到一根針，大到直升飛機”的廣泛適應性，他們的有機結合可以涉及到很多產業的創新，如美容業的3D定制，可以通過掃描模擬更精確的定制你想要的鼻子或者胸部；醫學實現5D的打印產品，讓打印的人體器官可以在身體內繼續良好的運作；在時尚領域能夠進行更加具有個性化的產品設計與定制；在食品行業，可以打印出各式各樣的食物造型，實現味覺美和視覺美的統一等。

四、結語

總而言之，3D打印不是傳統技術的終結者，但3D打印技術是生產技術發展最具應用價值的新領域。工業設計是與科學技術的發展緊密相連的學科，所以我們要了解3D打印技術，學習3D打印技術，有創新有規劃的應用好3D打印技術。

畢延剛.3D打印對高等院校工業設計專業教學的影響[A].2013國際工業設計研討會暨第十八屆全國工業設計學術年會論文集[C].2013.