試析桌面3D打印產(chǎn)品設(shè)計(jì)新思維

王紅鷹

[摘 要] 如今，3D打印技術(shù)已經(jīng)走入人們生活，大眾對(duì)3D打印產(chǎn)品的需求也日益增加。簡(jiǎn)單闡述了目前3D打印的基本技術(shù)特點(diǎn)，并主要提出了適合于桌面3D打印產(chǎn)品特點(diǎn)的諸多設(shè)計(jì)新思路。

[關(guān) 鍵 詞] 3D打印；桌面；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；新思路

[中圖分類號(hào)] TP391 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）13-0220-01

3D打印屬于增材制造技術(shù)范疇，它與傳統(tǒng)打印在材料及加工方法應(yīng)用上完全不同，它是基于三維CAD模型數(shù)據(jù)，結(jié)合材料逐層制造實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品打印成形的，是典型的基于三維物理實(shí)體模型的特殊制造方法。

一、3D打印技術(shù)的特征與優(yōu)勢(shì)

（一）3D打印技術(shù)的基本特征

首先，3D打印技術(shù)屬于數(shù)字制造技術(shù)，它可借助計(jì)算機(jī)軟件完成對(duì)目標(biāo)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的造型，其對(duì)產(chǎn)品的定義以結(jié)構(gòu)數(shù)字化為主，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)器件加工。此外，它還可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)字化文件，即使制作方相互身處異地也可以共同利用分散化制造方法完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制作過(guò)程。

其次，它屬于降維制造技術(shù)，簡(jiǎn)單說(shuō)就是分層制造。3D打印技術(shù)充分利用了產(chǎn)品的三維結(jié)構(gòu)特征，將其分解、轉(zhuǎn)化為二維層狀結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)逐層累加最終形成三維產(chǎn)品，即對(duì)2D產(chǎn)品向3D產(chǎn)品的神奇轉(zhuǎn)化過(guò)程，該制造過(guò)程是具有柔性化特征的。

最后，它是堆積快速制造，它的制造方式是自下而上的堆積過(guò)程，它可合理運(yùn)用那些非均勻材料，結(jié)合功能梯度理論提高產(chǎn)品的疊加優(yōu)勢(shì)，且它還能夠?qū)崿F(xiàn)快速制造，整個(gè)3D打印制造工藝流程是相當(dāng)短的，并且全程自動(dòng)化，可在現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)場(chǎng)制造，制造效率相對(duì)較高。

（二）3D打印技術(shù)的現(xiàn)實(shí)優(yōu)勢(shì)

3D打印技術(shù)擁有三大優(yōu)勢(shì)：首先它具有成本優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)制造的劣勢(shì)就在于對(duì)產(chǎn)品形式的把握難度越來(lái)越高，因?yàn)槟壳澳承┊a(chǎn)品的外部形態(tài)越來(lái)越復(fù)雜，造型也逐漸趨于多樣化，制造成本水漲船高。但如果采用3D打印機(jī)就能隨客戶心意任意做出不同形狀的產(chǎn)品，它直接省去了傳統(tǒng)產(chǎn)品制造過(guò)程中所必需的技術(shù)人員培訓(xùn)成本及制造設(shè)備購(gòu)置成本。整個(gè)過(guò)程僅僅需要簡(jiǎn)單的數(shù)字設(shè)計(jì)圖與原材料，而且3D打印機(jī)對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)創(chuàng)新功能也能夠經(jīng)常給人以驚喜。

其次它具有時(shí)間優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)制造會(huì)涉及大量的產(chǎn)品組件和組裝過(guò)程，其制造過(guò)程會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間。反觀3D打印則具備分層制造功能，可通過(guò)該功能隨時(shí)打印不同部件，完全省去了組裝及運(yùn)輸這兩大極為消耗成本的傳統(tǒng)環(huán)節(jié)。再者3D打印機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)按需制造和就近生產(chǎn)，最終保證零時(shí)間交付，保證用材、用時(shí)絕不浪費(fèi)。

最后它具有前景優(yōu)勢(shì)。目前3D技術(shù)的應(yīng)用令人期待，因?yàn)樗捎玫亩际强裳h(huán)材料，非常符合全球的綠色環(huán)保、節(jié)能降耗生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。而且目前的3D技術(shù)也能配合掃描技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從實(shí)體世界向數(shù)字世界兩世界之間產(chǎn)品分辨率形態(tài)的有機(jī)轉(zhuǎn)換。可利用3D打印機(jī)進(jìn)行實(shí)體對(duì)象掃描、編輯與復(fù)制，為產(chǎn)品制作提前創(chuàng)建準(zhǔn)備數(shù)據(jù)精確的副本及高質(zhì)量的優(yōu)化元件。

二、桌面3D打印產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一些新思路

目前通過(guò)3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)桌面3D產(chǎn)品可謂創(chuàng)意多多，結(jié)合各種產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所創(chuàng)作出的產(chǎn)品均有出其不意的效果，且產(chǎn)品的使用價(jià)值也值得期待。下文結(jié)合案例簡(jiǎn)單談?wù)劗?dāng)前利用3D打印技術(shù)所設(shè)計(jì)的桌面3D打印產(chǎn)品。

（一）十二星座系列飾品設(shè)計(jì)

該產(chǎn)品要利用準(zhǔn)備好的十二星座底板，結(jié)合3D打印軟件設(shè)計(jì)三維模型然后打印。打印后就會(huì)出現(xiàn)十二星座的模型。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)要由兩人共同協(xié)作完成，首先進(jìn)行飾品主題、樣式及顏色的選擇，然后對(duì)十二星座造型進(jìn)行構(gòu)思，結(jié)合數(shù)據(jù)模型與模型打印兩項(xiàng)主要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容首先給出打印樣品，然后進(jìn)行3D打印技術(shù)處理。同理，其他創(chuàng)意飾品也可以結(jié)合該十二星座飾品進(jìn)行設(shè)計(jì)打印。這里可延展思路，設(shè)計(jì)一種可活動(dòng)性結(jié)構(gòu)的飾品。首先利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行效果圖渲染，獲得一條吊墜的效果圖，吊墜是由兩個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)組成的，而且兩個(gè)環(huán)可以活動(dòng)，相比普通的固定吊墜在佩戴上更加具有新意。這里就利用了3D的材料增加技術(shù)來(lái)增加吊墜的附加值，配合活動(dòng)的空心結(jié)構(gòu)再次減少對(duì)材料的使用，這一增一減就增加了成品的美觀效果，同時(shí)降低了成本[1]。

（二）基于“-”思維的桌面3D打印設(shè)計(jì)

基于“-”思維的桌面3D打印設(shè)計(jì)及盡可能減少打印過(guò)程中所存在的各種影響因素，全面提升產(chǎn)品制造效率。比如，在3D鬧鐘打印設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，就要盡量減少臺(tái)階效應(yīng)，鬧鐘零件中的斜面越少越好，便于使用者觀看表盤。再如，在創(chuàng)意咖啡的拉花打印方面，將不同的劃分打印到了咖啡表面。同理，在蛋糕、巧克力底板上也可以采用這種個(gè)性化的3D打印設(shè)計(jì)[2]。

3D打印技術(shù)實(shí)用且神奇，目前它的技術(shù)內(nèi)涵正在被極大豐富，所涉及領(lǐng)域也在逐漸增加。對(duì)3D成型規(guī)律的嚴(yán)格遵循和對(duì)產(chǎn)品造型結(jié)構(gòu)的有效優(yōu)化都提高了它的設(shè)計(jì)效率與制造效率，為更多人所應(yīng)用。特別是在大學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)中，利用3D打印技術(shù)，從實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)到打印、裝配、調(diào)試都有學(xué)生的參與，也將極大地促進(jìn)學(xué)生的操作能力、制作能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作創(chuàng)新能力的提高，有效地激發(fā)學(xué)生實(shí)踐的積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新力和創(chuàng)造力。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘舟.3D打印技術(shù)及應(yīng)用趨勢(shì)[J].科技風(fēng)，2017（23）：2.

[2]花亞?wèn)|，張錫.桌面3D打印產(chǎn)品設(shè)計(jì)新思維[J].科技展望，2015（8）：156.