3D打印技術對個性化設計的影響

任南南，任小穎

（山西大同大學美術學院，山西 大同037009）

3D打印技術屬于快速成型的技術之一，它在20世紀80年代就已經出現，卻在2010年后才日益興起，是一種擁有前沿化和先導化特點的新型技術手段。3D打印技術以數字模型的三維文件為基礎，以粉末狀金屬等可粘合的材料為塑性材料，以相關的軟件為載體，依托數字科技，打印出“立體”化的產品，是大批量制造模式向個性化制造模式發展的引領技術。現在3D打印技術運用的范圍及其廣泛，包括工業產品、生物醫療、食品、藝術品等諸多領域。[1]

伴隨科技發展的不僅僅有3D打印技術的進步，還有個性化時代的到來。個性化的需求是人類與身俱來的，是個體和社會發展的必然要求。首先，個性的表現與發展是人的本性之一，個性差異是人存在差異的表現方式，是人在社會這個整體中尋求自我表現的獨特方式。因此每個人都會尋找表現自己的途徑，以使自己有別于其他人。其次，個性的發展也是社會發展的必然。社會生產力的發展是為了滿足人們日益增長的物質文化需求，這也必然包括了人們的個性化需求。在21世紀的新經濟時代，人們不再單純追求物質上的滿足，而是在這個基礎上有了更進一步的精神需求，想要彰顯個人魅力，傳達出自己與眾不同的審美品味。[2]然而，傳統的產品設計是建立在工業革命以來所形成的大批量生產方式之上的，這意味著消費者的差異性在設計過程中難以體現。為了追求大規模生產，消費者被假定為一模一樣的人，個性需求被忽視了。[3]不同的需求，自然需要通過不同的設計來滿足。獨特性將成為未來最具潛力的核心價值，設計的個性化是發展的主流趨勢。

從古至今，人們對于產品個性化的需求從來沒有因為制造技術的改變而泯滅，反而隨著制造技術的進步，追求的愈發迫切，乃至左右了制造業未來的發展方向。現有的制造體系從根本上來講并不能滿足人們高度差異化的產品需求，因此，3D打印技術的興起緩解了當前的這一矛盾。它既具有手工業時期的分散化制造模式在產品差異化上的優勢，又兼有現代技術的生產模式，還引領了今后制造業的發展方向。3D打印技術是大批量制造模式向個性化制造模式發展的引領技術，其突出優勢在于實現低成本、高效率、復雜結構的制造。[4]正是這些特點與優勢的存在，使它帶來了一場設計上的重大變革。

一、3D打印對產品形態和結構個性化設計的影響

產品的形態和結構是產品存在的根本，在科技進步的當下更是有了長足的發展。在3D打印技術日趨成熟的情況下，產品的形態結構幾乎沒有了限制，在設計時幾乎只需要考慮成型精度和材料本身的物理性質即可，并且這種限制也在日益減小。3D打印技術給產品設計提供了無限的可能性，產品外觀更多元，極大地豐富了造型語言，提高改變了人們的審美認知。3D技術的設計廣受推崇，擺脫了以往的設計局限，即便外觀再復雜，也可以完成打印，滿足了個性化的不同需求。例如，參數化設計是計算機輔助設計中最先進的技術之一，被廣泛應用于各個領域中。通過對數字模型方案的調整、反饋和優化，以改變參變量數值的方法來更新設計的結果。著名建筑師Zaha Hadid就是運用參數化的方式，設計創造了獨特的流線型設計風格，圖一是她為瑞士珠寶品牌Caspita設計的系列首飾作品。參數化建模方式豐富了首飾的造型樣式，實現了產品形式與結構的多樣化發展。

圖1

隨著3D打印技術的發展與應用，設計變得更加容易和自由，設計師不再受困于技術的制約，產品形態結構的多樣化豐富了差異化的設計樣式，促使小批量的量身定制更加廣泛地深入到設計之中。科技進步，材料發展，3D打印技術實現了復雜產品結構設計制作簡單化的過程，產品更新周期日益短暫，極大滿足了人們的個性化需求，為消費者提供了更為廣闊的選擇空間。

二、3D打印技術提高個性化生產效率

在個性化創意設計中，3D打印技術所消耗的原材料和能源相對較少，粗略的估計，大概僅是傳統的十分之一。再加上無需價格昂貴的模具完成生產注塑，因而節約了研發與設計的成本，降低了企業的風險與損失。除此之外，由于3D打印技術還可以通過遠程傳輸，實現異地間的快速傳送和打印，方便快捷，節約了運輸成本。3D打印技術的誕生，不僅是一次技術革命上的創新，更是具有極高的社會價值，為消費者的個性化需求提供了技術支持，滿足了大眾的消費心理和更高層次的追求。

在目前的生產工藝技術水平下，產品一般是通過部件組裝形成產品的主體結構，其質量、體積、復雜程度都略大，且容易在生產和組裝的過程中造成材料的浪費。而3D打印制造的設計與工程愈加融合，產品在尺度上不再局限于產品的宏觀形態，向著精度更高的細微結構設計和材料的內部組成方面發展。3D打印技術可以通過對原材料的加工生產制作出新的材料，多元結構的部件會被同時組裝出來。因此，3D打印技術憑借一體化的設計使得產品結構更加簡單，甚至無需組裝，一次即可完成，對于產品的生產效率起著革命性的變化。3D技術的進步與發展，豐富了首飾的藝術形態，同時還節約了時間，降低了個性化的生產成本，提高了生產效率，對于個性化需求的滿足起到了極大的推動作用。

三、3D打印技術為設計師提供更廣的個性化設計空間

在3D打印的制造模式中，原本對設計的一些約束性的條件，比如成型方式和形態結構都不復存在，產品設計中的技術屬性、經濟屬性、環境屬性、美學屬性、人機工程屬性等等將呈現更多元化的發展方向。因此，設計師與以往相比，具有了更大更自由的空間去發揮自己的想象力，設計思維與方法也掙脫了以往的限制，打破了定勢思維的束縛，以更廣的思路進行創意設計。3D打印技術還打破了傳統制造工藝對于產品形態結構的限制，設計師不僅可以設計出形態結構更加合理科學的產品，也有利于在美學層面做更多的探索。澳大利亞的設計師吉爾伯特·里德爾鮑赫，就是利用3D打印技術的特點，把傳統設計與現代技術的優勢完美地結合在一起，游刃有余地利用這一技術為自己的設計服務。在2000年的時候，他就利用最小面積的數學方程創作了系列作品“數學物件”。他的設計先由數學方程在電腦里生成虛擬模型，然后由FDM法打印成實體，再將其澆鑄成s925或以K金電鍍。圖二便是吉爾伯特·里德爾鮑赫設計的一款胸針，名為“CSH”。他有意在作品中運用了FDM法生成了表面的肌理，使其與手工制作過程中留下的痕跡相同。他利用3D打印技術的特征激發出了藝術創意，并且也為傳統的“手工藝”下了新的定義。他將技術獨有的視覺特征轉化為作品的形式語言，從不同側面展現了數字技術美學。

圖2

以往的造型語言很大程度上要受到技術與制造的制約，產品的形態語言也要受到結構的影響，產品設計的可自由發揮度在某種程度上來說大打折扣。而3D打印技術會減少產品的技術因素的制約，產品在形式上會更加藝術化、意義化，也就相應地需要設計師對于美學的認知更加深入。

從現階段來看，3D打印技術還沒有達到大規模普及、通用化操作的地步，絕大部分的設計產品還是依靠專業的設計師去完成。尤其對于一些技術含量高的產品來說，設計師需要專業的知識背景和技術能力，設計師是產品生產的主導者，是高度專業化的職業。而3D技術的發展，對個性化設計帶來了影響，同樣也對設計師提出了新的要求。3D打印技術的進步對產品研發能力的要求越來越高，要求設計師也必須具有豐富的知識儲備和實踐應用能力。同時，生產的分散化必然帶來企業形態的變化，越來越多的設計師將走上獨立設計與制造的道路。因此設計師就要獨自承擔商業模式的構建，這些都需要設計師對商業營銷管理的知識有所涉獵。[5]

四、結語

隨著經濟發展，消費者的心理也發生著變化，他們喜歡求新求異，愿意追隨市場的變化，嘗試更多的風格。而3D打印技術依靠先進的技術與互聯網平臺更好地實施產品設計，加大“利基產品”的開發與生產。與此同時，個性化創意設計要求產品開發周期短，提高產品投放市場的時間，以便獲得更多的市場份額。3D打印技術剛好吻合了這一生產內容的需要，它大大縮短了產品原型的制作時期，有效地精簡了從個性化創意設計到成型的整個周期，符合了市場與廣大消費者的需求變化。3D打印技術在為設計師提供更廣闊發展空間的同時，也對設計師有了更多更進一步的要求，它推動著個性化創意的不斷發展，對普及個性化設計有著不可估量的促進作用。