3D打印技術在產品設計領域應用的優勢

摘 要：3D打印技術是近年來新興的技術類型，對傳統制造業帶來了較大的影響與變革，也為設計工作的開展提供了新的方式。本文對3D打印技術在產品設計領域應用的優勢進行研究。

關鍵詞：3D打印技術;產品設計領域;應用優勢

0 引言

近年來，在科學技術不斷發展的過程中，3D打印技術獲得了快速的發展，作為一種新技術獲得了人們的關注，在產品設計等方面獲得了顯著的效果。為了更好地應用技術，要充分把握其應用優勢，結合行業特點應用好技術，不斷提升產品設計水平。

1 對產品設計的影響

在產品設計當中，結構與形體設計是重要的組成部分，也將直接對產品美觀產生影響。3D打印技術的出現，使得工業設計從之前傳統生產的大規模、批量化向個性化模式轉變，產品設計因此具有更大的可能性與更多的方向。其高效率、復雜結構、低成本、無銜接與一次成型特征，都能夠使其在造型、結構等方面具有更多的創新空間。第一，產品造型。如今的產品設計并不局限于已知的領域，而是在材料、工藝、技術等方面不斷創新。3D打印技術出現后，產品在生產方式上已經不再限制設計時的想象力，在創新產品形態的情況下，產品造型也有了創新。此時，產品在設計當中具有多元化特點，能夠有效地增強產品的美學屬性，這可以說迎合了流行趨勢，在造型方面，高度重視藝術化審美體驗，這對消費者的審美水平具有十分積極的意義。第二，產品結構。能夠一次成型、無銜接是3D打印技術的主要特點，面對很多嵌套結構以及復雜造型，不再需要經過組裝以及開模的過程。在傳統制作中，經常會存在焊接結構，并因此使產品具有不穩定性;而應用3D打印技術，則能夠有效消除焊接結構，以此提升產品的穩定性，不僅能夠提升產品的可靠性、結構強度，也能夠有效地提升產品生產效率。

2 應用優勢

在產品設計中，3D打印技術的優勢體現在：第一，縮短成型周期。在如今社會發展的過程中，人們的消費水平不斷提升，并因此使產品的更新速度更快，以此更好地滿足市場的需求。在以往的產品制作中，從開始對方案的設計到最終成品的上市，需要經過一個較為煩瑣且復雜的過程，如在設計方案確定完成后，需要制作模具才能形成最終的產品，而在該過程中，也將在增加產品成本的情況下，使產品的生產周期得到延長，并因此需要考慮產品連接等方面的處理。這些問題的存在，都將大幅度增加產品的生產周期。而在合理應用3D打印技術的情況下，則能夠幫助企業有效縮短產品的成型周期，幫助企業獲得更好的市場份額。第二，打破思維局限。3D打印技術具有一體成型的特征，能夠較好地實現復雜結構產品設計目標，有效提升產品制作的可能性。在實際工作中，設計人員可以在三維軟件中制作完整的產品模型，以STL文件格式導出，以此輸出打印機文件，即可以等待打印產品。對于3D打印產品來說，其并非是普通實心的，而是由大量三角形堆積形成的蜂窩狀，當其具有較小面時，能夠獲得更為精細的物體。在這種情況下，能夠以簡單的方式實現復雜的結構與造型，在沒有條件限制的情況下，設計人員不受約束，能更好地發揮自身的想象力，獲得傳統工藝技術無法獲得的設計作品。第三，節約研發成本。在如今市場快速發展、競爭比較激烈的情況下，相關產品要能夠在此過程中快速更新換代。要想對產品進行大規模的設計制作，與生產模具的設計是分不開的，而在每次設計模具中，都將耗費較高的設計開發成本，如果模具在開發后形成的產品在銷量上存在不足，則將因此為企業發展帶來較大的損失。應用3D打印技術能夠改變傳統生產銷售模式，即先通過3D打印技術開發新產品，之后嘗試將產品投放到市場上，看其是否能夠滿足市場的需求，再結合市場反響與結果開發模具、批量生產或者升級產品。同時，在機械領域，3D打印技術在實際應用中與模具制作也互為補充，能夠在有效降低成本的基礎上，提升企業的生產效率，最大限度地降低模具在產品生產中的損失與不確定性。此外，3D打印技術還能夠與網絡連接，通過網絡傳輸方式，以便利的方式在異地打印，以此有效減少物流費用。可以說，該技術在實際應用中能夠有效地降低工業設計和制造成本，有效地提升產品設計的全面性、創意性。

3 主要應用方向

3.1 產品設計領域

契合度高是3D打印技術的主要特點，并因此在產品設計領域得到了廣泛的應用。在實際的產品設計中，在紙面設計工作完成后，設計人員就會制作產品的模型。受到傳統材料的特性的影響，需要耗費較長的時間制作模型，且無法保證制作精度。而應用3D打印技術，就能夠有效解決這個問題，設計人員在建立模型后，即能夠對其進行直接打印，所用時間更少，且具有更高的制作精度，在一次成型的情況下，減少利用材料，有效減少了傳統材料制作中造成的浪費。在實際制作產品時，該技術也能以精準、快速的方式制作樣品，在有效減少研發費用、開發周期的基礎上，便于企業更好的運作與生產。

3.2 機械制造領域

無銜接、一體成型是3D打印技術的主要優勢，使其在機械制造領域具有較高的應用價值。在實際打印當中，成品很少對部件進行分割，并因此使不同部件間具有較強的關聯性，體現出明顯的整體性。尤其是對于需求量較少，且對精度有較高要求的零件來說，更適合通過3D打印技術直接成型。同時，需要注意到，3D打印技術在實際應用當中也具有一定的局限性，受到材料藝術的限制，在使用的打印材料方面較多為金屬，因此在實際打印中，即需要經過一個熔化金屬材料、逐層疊加的過程，并因此需要較多的制造時間與成本。而對于3D打印技術優勢來說，更體現在解決復雜結構問題以及具有較大難度的問題中。目前，經常使用的方式就是將3D打印技術與傳統數控機床結合起來應用，在復合加工、各自發揮優勢的情況下開發新產品。

3.3 醫學領域

在多年發展的過程中，醫療水平不斷提升。在3D打印技術出現之初，人們即在醫學方面的應用進行了積極的研究與探討，并取得了一定的成果。例如，可以醫學視頻資料為基礎，通過3D打印技術打印人體感官模具，這在外科手術活動中具有較高的價值。在國外，3D打印技術在醫療領域也獲得了一定的發展，在人體軟體組織、內部器官等方面已經取得了一定的成果。該技術能夠對牙齒、骨骼等進行打印。在義肢打印中，使用3D打印技術不僅不需要開發模具，且具有較快的成型速度。此外，也有研究人員使用3D打印技術打印出無菌牙齒，能夠在不受細菌影響的情況下，有效防止蛀牙情況的發生。可以預見，在3D打印技術不斷發展的過程中，其在醫學領域還將獲得更好的發展。

3.4 個性產品領域

3D打印技術優勢也使其具有了新的產業方向。在個性產品制造當中，其在應用中即能夠制作出很多復雜的造型，使設計人員以此具有更大的發揮空間，在不受傳統限制的情況下，以不同方式展現。該使設計制作工作不再局限于工廠、工作室等領域，只要能夠在電腦的三維軟件當中繪制獲得，每個人都能夠成為設計師，以此使個性化產品領域獲得新的生命力。

4 結語

本文對3D打印技術在產品設計領域的應用優勢進行了研究。可以說，3D打印技術的出現，有效地突破了傳統設計在造型、結構方面的限制，使設計人員能夠充分發揮自身的創作靈感。在未來的發展中，需要做好該技術的研究與應用，使3D打印技術在我國產品設計中發揮更大的作用。

參考文獻：

[1] 邱杰.以3D打印技術為依托的產品設計專業課程分析[J].智庫時代，2019（38）.

[2] 楊藝. 3D打印技術在產品設計中的應用與發展研究[J].傳播力研究，2018（12）.

[3] 盧舒心.利用3D打印技術進行創新產品設計與開發[J].湖北農機化，2018（07）.

[4] 薛淞，童強，張雪，吳健，孫茂銀，吳澤宏.基于輪廓失效激光3D打印技術的金屬工藝品鑄造技術[J].特種鑄造及有色合金，2017（12）.

作者簡介：任文蕾（1998—），女，山東濰坊人，山東科技大學藝術與設計學院2017級工業設計專業本科在讀，研究方向：工業設計。