3D打印技術(shù)在新產(chǎn)品研發(fā)中的應(yīng)用

摘 要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)出現(xiàn)在人們的視角中，給新產(chǎn)品的開發(fā)帶來了革命性的變革。文章主要通過對新舊生產(chǎn)方式的對比，分析3D打印技術(shù)給新產(chǎn)品的設(shè)計理念、流程帶來的影響。比如產(chǎn)品包裝設(shè)計不再受到傳統(tǒng)工藝的影響，設(shè)計師可以利用3D打印技術(shù)把想法通過信息技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸嵉漠a(chǎn)品，讓設(shè)計師可以創(chuàng)立自己的品牌。打破設(shè)計的桎梏，讓產(chǎn)品可以更好地應(yīng)用在人們?nèi)粘Ｉ钪校瑵M足消費者的需求。

關(guān)鍵詞：3D技術(shù)；新產(chǎn)品；創(chuàng)新

1 3D打印技術(shù)對產(chǎn)品設(shè)計理念的影響

隨著社會的不斷發(fā)展，信息技術(shù)逐漸走入人們的生活。在以往傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計中都是以大規(guī)模生產(chǎn)的方式進行的，也就是說消費者在獲得產(chǎn)品時很難擁有屬于自己的想法。企業(yè)為了獲得更大的利益，開始進行大規(guī)模的生產(chǎn)，把消費者都設(shè)定成為一樣的人，在制作產(chǎn)品時忽略了人是存在差異性的。比如，鞋子尺碼在設(shè)計時的理念，每個人的腳是不一樣的、生活習(xí)慣也各不相同。而3D打印技術(shù)可以通過電腦設(shè)計出符合不同人需求的產(chǎn)品。在傳統(tǒng)的技術(shù)中，設(shè)計者不能夠滿足所有消費者的需求，而3D打印技術(shù)卻可以完成消費者的需求，把產(chǎn)品的個性化設(shè)計與生產(chǎn)成為可能。除了設(shè)計者可以根據(jù)3D技術(shù)進行設(shè)計，消費者也可以根據(jù)自身的條件、喜好自己設(shè)計產(chǎn)品或者把數(shù)據(jù)提交給設(shè)計者，讓設(shè)計者能夠更準(zhǔn)確的設(shè)計出全新的產(chǎn)品。3D打印技術(shù)可以讓產(chǎn)品有針對性的進行生產(chǎn)，讓3D打印技術(shù)的產(chǎn)品成為一種可能，實現(xiàn)以人為本的設(shè)計理念。

2 3D打印技術(shù)對產(chǎn)品細節(jié)設(shè)計的影響

隨著我國制造業(yè)的不斷發(fā)展，從大批量的制造模式開始轉(zhuǎn)向個性化制造模式，主要的優(yōu)勢是可以降低成本、提高產(chǎn)品效率、制作出更精良的產(chǎn)品。由于采用增式制造技術(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)都有所不同，有全面的創(chuàng)新。

2.1 3D打印技術(shù)在產(chǎn)品造型方面的應(yīng)用

各行各業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計都會受到時代、科技、人文藝術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生變化，產(chǎn)品造型也會有新的變化。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品生產(chǎn)的方式也不會束縛人們的想象。以往設(shè)計師一般都會為自己設(shè)計出復(fù)雜的產(chǎn)品而苦惱，因為沒有辦法把其呈現(xiàn)出來。現(xiàn)在設(shè)計師不會再有這個擔(dān)心，外觀再復(fù)雜的產(chǎn)品都能通過3D打印機打印出來，使產(chǎn)品的外包裝能夠完美的呈現(xiàn)在人們眼前。設(shè)計師在設(shè)計產(chǎn)品時多會注重自己的創(chuàng)意，想要創(chuàng)造出有新意的產(chǎn)品。在新產(chǎn)品研發(fā)中，設(shè)計師不再單純的講究自己的創(chuàng)意、經(jīng)濟效益了，而開始注重產(chǎn)品的美學(xué)屬性，對其的要求也越來越大。在新產(chǎn)品研發(fā)中對產(chǎn)品造型上藝術(shù)化的表現(xiàn)方式越來越廣泛，消費者對于新產(chǎn)品的造型審美觀有了進一步的提升。比如，在對汽車零部件制造中。雖然，現(xiàn)在主要使用的材料還是塑料，但是為了金屬材料肯定會被運用到3D打印中。3D打印技術(shù)能夠使一些運用傳統(tǒng)制造方式難以加工的產(chǎn)品，通過3D打印技術(shù)完美呈現(xiàn)給人們。

2.2 3D打印技術(shù)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用

3D打印技術(shù)能夠把一些比較復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行轉(zhuǎn)化，保證產(chǎn)品能夠順利制成，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計也開始呈現(xiàn)出一體化的趨勢。在傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中，很多產(chǎn)品一般都是由多個部件組裝而拼接在一起的結(jié)構(gòu)。通過這樣組合的形式導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量發(fā)生了變化，增加了產(chǎn)品的體積，讓產(chǎn)品的復(fù)雜度更高、出現(xiàn)故障的機率也變高了。在生產(chǎn)這樣的產(chǎn)品時，容易出現(xiàn)浪費產(chǎn)品加工的材料，不利于構(gòu)建節(jié)約型社會。通過3D打印技術(shù)就可以解決以上的問題，以“加式”的方法可以讓產(chǎn)品變成一體化，在產(chǎn)品加工的過程中更簡單化，3D打印技術(shù)可以利用一些特殊的黏合材料把其混合在一起一次性的完成模型不用再進行組裝，在一定程度上提高了生產(chǎn)的效率，保證了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的強度，提高了產(chǎn)品的可靠性。比如，在2016年4月19日，中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院3D打印技術(shù)研究中心對外宣布，經(jīng)過兩年多的努力，多次進行拋物線失重試驗，國內(nèi)首臺空間在軌3D打印機研制成功。這樣的機器可以幫助宇航員在太空環(huán)境下使用零件，不再受到失重因素的影響，能給提高宇航員的靈活性，可以減少存貯零件的空間，降低對地面補給的需求。

3 3D 打印技術(shù)對產(chǎn)品設(shè)計流程以及設(shè)計產(chǎn)業(yè)的影響

3.1 促進產(chǎn)品設(shè)計的交流

傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計流程比較復(fù)雜，隨著信息技術(shù)的推廣目前產(chǎn)品設(shè)計流程開始走向平行化，可以通過改變產(chǎn)品設(shè)計的研發(fā)，讓設(shè)計者可以考慮到產(chǎn)品壽命的因素，這樣能夠在后來的環(huán)節(jié)中減少設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題，解決在設(shè)計過程中遇到的問題，在一定程度上可以減少設(shè)計的反復(fù)程度，減少產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的時間。在設(shè)計產(chǎn)品的過程中，會受到條件、時間、地理的限制，只有保證這些因素協(xié)調(diào)才能夠高效的運轉(zhuǎn)。在設(shè)計產(chǎn)品時，設(shè)計團隊就會對一個方案進行討論，設(shè)計者只有達到共識才能夠推進設(shè)計的進程。為了提高產(chǎn)品設(shè)計交流的順暢，就需要團隊可以通過產(chǎn)品設(shè)計的開發(fā)來進行。在產(chǎn)品概念設(shè)計階段，設(shè)計團隊一般都只能通過2D的方式把自己的設(shè)計理念通過平面的圖紙來進行討論，而通過3D的方式可以把圖紙變?yōu)榭梢暬拿浇椤?D打印技術(shù)能夠解決以前設(shè)計者純手工制作時概念的模糊，彌補2D圖紙直觀性不足的問題，提高產(chǎn)品設(shè)計的精度、質(zhì)感、觸感等方面，保證設(shè)計的理念能夠與預(yù)期的想法保持相對一致。在產(chǎn)品設(shè)計過程中由于各種各樣的因素，會導(dǎo)致團隊在產(chǎn)品概念上不能夠有效的進行交流。而3D打印技術(shù)的應(yīng)用能夠提高精準(zhǔn)性，保證模型能夠進入到設(shè)計討論中節(jié)省時間。讓設(shè)計團隊中的每個成員，都能夠更直觀的看到產(chǎn)品設(shè)計的模型，通過模型摸清楚產(chǎn)品容易存在的問題，進而解決問題。設(shè)計者也可以通過模型給用戶進行講解，讓用戶可以比較產(chǎn)品之間存在的差異，比如在結(jié)構(gòu)、功能等方面的不同和它們各自的優(yōu)點，這樣能夠保證產(chǎn)品能夠繼續(xù)生產(chǎn)下去。通過3D打印技術(shù)，設(shè)計者能夠提供出全新的模型，準(zhǔn)確的反映出產(chǎn)品的概念，對產(chǎn)品中存在的問題可以通過模型進行修改，保證產(chǎn)品可以在設(shè)計的過程中減少問題的出現(xiàn)，直到達到設(shè)計者和用戶的需求。

3.2 能夠快速的設(shè)計出產(chǎn)品的原型

運用3D打印技術(shù)，可以快速的設(shè)計出產(chǎn)品的原型，在一定程度上縮短了產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)周期，讓產(chǎn)品能夠更早的進入市場，從而搶占市場優(yōu)勢。通過不完全統(tǒng)計可以得出，產(chǎn)品在制作的過程中，由于設(shè)計原型消耗的時間比較多，導(dǎo)致產(chǎn)品不能夠在短時間上市，不利于產(chǎn)品出產(chǎn)。在產(chǎn)品原型試驗階段，需要設(shè)計者多次的對這個產(chǎn)品進行測試，對產(chǎn)品全方位的考量，把出現(xiàn)的問題及時的反映給上級，這樣才能夠降低產(chǎn)品開發(fā)存在的風(fēng)險。3D打印技術(shù)能夠找到符合設(shè)計產(chǎn)品的材質(zhì)，讓模型產(chǎn)品能夠更貼近實際產(chǎn)品。讓設(shè)計者可以更好了解產(chǎn)品的原型，解決產(chǎn)品設(shè)計過程中遇到的問題。利用3D 打印技術(shù)可以減少在制作產(chǎn)品時所使用的時間，從最開始的幾年到后來的幾個月，有效的提高制作產(chǎn)品原型的時間。企業(yè)也可以利用3D打印技術(shù)把原型設(shè)計成小批量的生產(chǎn)，這樣能夠減少原型制作生產(chǎn)過程中泄露產(chǎn)品的風(fēng)險。

3.3 3D打印技術(shù)可以促進品牌的崛起

在傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計中，受到條件的限制不利于生產(chǎn)，制造商為了追求更大的經(jīng)濟利益就會找相關(guān)專業(yè)的設(shè)計師設(shè)計產(chǎn)品。隨著 3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，人們開始把其應(yīng)用在各行各業(yè)中，讓設(shè)計者不再依賴傳統(tǒng)工藝，降低它的依賴性。由于受到傳統(tǒng)生產(chǎn)的限制，導(dǎo)致設(shè)計師不能夠把自己的創(chuàng)意落實到實處，需要和制造商合作才能夠制作出產(chǎn)品。設(shè)計師在付出一定的生產(chǎn)費用后還要對產(chǎn)品的質(zhì)量進行把關(guān)，以防止生產(chǎn)出瑕疵的產(chǎn)品。在這一過程中，大大的浪費了設(shè)計師的時間和精力。從最開始的大規(guī)模的生產(chǎn)產(chǎn)品到后來的小規(guī)模生產(chǎn)，就會出現(xiàn)商品價格過高，導(dǎo)致產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的困難，不利于產(chǎn)品的推廣。在未來運用3D打印技術(shù)設(shè)計者就可以通過這個方法創(chuàng)作出新產(chǎn)品，然后利用互聯(lián)網(wǎng)或者店面銷售的方式。設(shè)計師可以根據(jù)訂單的情況進行生產(chǎn)，這樣可以不讓貨物進行積壓，減少庫存降低商業(yè)風(fēng)險。3D打印技術(shù)可以促進制造業(yè)品牌的崛起，推進制造業(yè)更好地發(fā)展。

3.4 利于社會化的設(shè)計

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，很多企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品時都會出現(xiàn)壟斷的現(xiàn)象，在產(chǎn)品設(shè)計和研發(fā)上一般都是由企業(yè)的人員來指導(dǎo)，在設(shè)計產(chǎn)品的過程中都是由設(shè)計師來進行監(jiān)督，消費者只是拿到這樣的產(chǎn)品。企業(yè)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品很容易不符合消費者的需求，與設(shè)計師設(shè)計理念也有所不同。但是隨著3D打印技術(shù)的興起，企業(yè)在制作產(chǎn)品的過程中開始從最開始的集中化、大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⒒⑿∨康纳鐣圃臁Ｗ屜M者可以通過自己的想法把自己變?yōu)樵O(shè)計師，讓消費者也可以有更多的創(chuàng)新意識，把自己的想法與設(shè)計師進行分享，保證能夠有更多研發(fā)的能力。正如《第三次浪潮》中所講的一樣，消費者在消費的過程中會影響產(chǎn)品的設(shè)計，讓人們從最初的消費者變?yōu)楝F(xiàn)在的生產(chǎn)消費者。在后工業(yè)時代中，每個人都可以成為設(shè)計師，讓大家可以把自己的想法變?yōu)楝F(xiàn)實。隨著時代的變化，設(shè)計師的觀念也會有變化，不再單純依靠自身的力量去完成作品，還可以對自己的產(chǎn)品進行組織，然后根據(jù)自己建立的數(shù)據(jù)，輸入到數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計出全新的產(chǎn)品。隨著3D打印技術(shù)的推廣，給很多行業(yè)都帶來了影響，讓各行各業(yè)可以進行創(chuàng)新。全新的社會化設(shè)計模式，帶動了各行各業(yè)的設(shè)計風(fēng)潮。在設(shè)計的過程中出現(xiàn)了設(shè)計眾包的概念，也就是指讓一個公司或組織把由員工設(shè)計的產(chǎn)品變?yōu)橐环N自愿的形式承包給非特定的一些網(wǎng)絡(luò)的做法。比如某一家公司以網(wǎng)絡(luò)為平臺收集一些人們提供的一些設(shè)計想法，然后由這個公司對用戶來進行分析，最終投票表決是否運用這一設(shè)計。以此進行循環(huán)，最后挑選出產(chǎn)品運用3D打印技術(shù)，然后生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品，讓設(shè)計產(chǎn)品的人員可以共享到生產(chǎn)公司的一部分營業(yè)額。通過這樣的形式讓原有只有設(shè)計團隊可以接觸到產(chǎn)品設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)橄M者可以設(shè)計產(chǎn)品，帶動消費者一起設(shè)計產(chǎn)品，把自己的想法與產(chǎn)品設(shè)計理念相符合，把其融合在一起。

4 結(jié)束語

綜上所述，3D打印技術(shù)的出現(xiàn)從根本上可以改變現(xiàn)代制造業(yè)僵硬的模式，讓設(shè)計師可以獨立的進行創(chuàng)作，開拓更廣闊的設(shè)計領(lǐng)域。設(shè)計者可以不再把自己的想法限制在產(chǎn)品中，讓設(shè)計者可以充分發(fā)揮自己的想象力，給人們提供更廣闊的視野。設(shè)計者可以依靠3D打印技術(shù)把自己的創(chuàng)意變成真實的產(chǎn)品，讓設(shè)計者能夠把自己的想法付諸于實踐，產(chǎn)生更多的作品。3D打印技術(shù)在新產(chǎn)品的研發(fā)中起著至關(guān)重要的作用，能夠打破僵硬的體制，放飛自己的想象空間，讓消費者可以獲得自己滿意的作品。

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作者簡介：齊金海（1973-），男，遼寧阜新人，學(xué)歷：本科，高級技師，研究方向：機械設(shè)計與制造教學(xué)科研工作。