淺談3D打印筆在產品設計領域的應用

姜佳良 葉燕斐

摘 ? 要：隨著科技的不斷進步，3D打印技術成為當前發展的主要打印手段，3D打印筆是基于3D打印技術發展的基礎上出現的一種打印工具，更為便捷，操作簡單，逐步成為各行各業各個領域的主流打印技術，本文主要對3D打印筆的發展以及技術內容進行介紹，并針對在產品設計領域的應用展開探討。

關鍵詞：3D打印技術 ?3D打印筆 ?產品設計

中圖分類號：TU201.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）08（b）-0076-02

產品的設計是一項復雜的工作，從產生設計想法開始，繪制草圖，設計方法，以及結構的確定，前期準備工作需要大量的嘗試。在這個過程中，設計師需要利用3D建模技術來證明個人設計的合理性與可實現性，需要通過多次嘗試，會大大消磨設計者的想法，降低工作效率，但是應用3D打印筆可以大大提高工作效率，調動設計思維，更為便利地創設出各種設計條件，將建模中存在的難點問題輕松化解，突顯了技術優勢。

1 ?3D打印技術概述

1.1 3D打印技術原理

3D打印技術的工作原理與普通打印機基本相同，我們日常生活中所應用的打印機主要是打印一些平面物體，通過電腦連接實現打印，3D打印機通過應用特殊材料將計算機上的設計圖紙打印成實物，因為3D打印機的打印材料是金屬陶瓷等各種材料，所以能夠呈現出實物的形式，而且3D打印機的工作范圍尤為廣泛，可以打印機器人，打印模具，甚至是食物，以及近年來所說的3D打印假肢等等，是一項新型的打印技術。

1.2 3D打印筆

3D打印筆是3D打印技術發展的產物，是當前市場上應用最為廣泛的一種，當前的3D打印筆主要有兩大類：一種是熔融擠出式，一種是光固化式。兩種方式在材料以及針對性上存在不同，熔融擠出式是以塑料線材作為原料，主要是通過筆內的加熱過程將塑料線材融化，再將融化的材料擠出來，實現自然冷卻固化成型;光固化式則是以光敏樹脂液體作為原料，不用通過加熱直接擠出，再通過紫外光的作用完成固化成型的過程。當前市場上3D打印筆的兩種主要形式發展逐步完善，使用者根據不同需求進行選擇，在操作上也給了使用者更多的思維發散機會，逐漸成為概念設計上不可缺少的專業設備。

2 ?3D打印筆在產品設計領域的應用

2.1 3D打印筆在建筑設計上的應用

建筑設計是一個受到諸多因素影響的創作過程，要綜合考慮到不同地理環境下設計的可行性。以前建筑樣品的制作方法，通常是通過手工建模，只能將最基本的設計展示出來，沒辦法滿足設計者更加高水平的設計。近年來3D打印技術的發展，3D打印筆繪制建筑模型展示上有了更為豐富的設計，3D打印筆繪制建筑模型如圖1所示，大型場館或者設施都運用了3D打印的技術，打印出的初期的設計建筑效果的展示也更為貼近設計師意愿的表達，設計師們以及工程師逐漸地都在應用3D打印機來制作建造的外形。更為精確的數據更是降低了建筑設計修改的幾率，運用3D技術不僅能夠降低費用也能保護環境，節約時間，激發了設計者的創作欲望。

2.2 3D打印筆在商品設計上的應用

商品設計最終面向的是市場，效益是企業所追求的，一件物品的設計要綜合考慮能耗以及實用度等因素，物品形狀越復雜，工藝投入就會更多，成本也是隨之提升的，但是3D打印筆的出現，物品的形狀不會對成本投入帶來負擔，將設計呈現為實物也只需要3D打印筆的使用，3D打印的費用只是按照材料成本和時間成本以及機器損耗成本進行計算的，多復雜的物品，只要材料足夠，都能在短時間內呈現出來，如果設計上存在問題也能及時進行修改，然后進行打印，不會造成負擔，商品設計的時間縮短，效率提升，也能減少前期投入，帶來更大的經濟效益。

2.3 3D打印筆在文化創意上的應用

人們對于個性的追求是引領市場發展的風向標，每個人都希望自己的物品是特殊的，存在特點的。3D打印筆的出現，每個人都有創作的途徑，通過自行查詢資料，將自己的創意變為實物，不需要經過工廠、經過多個大型設備制作出來，只需要把自己想要的創意用軟件繪制，用3D打印筆打印出來。首先這是對個人創意的尊重，時間上和成本上都在個人接受范圍內，而且3D打印技術能夠將想法以更高的精度和質量表現出來，滿足設計的多樣性，滿足思維的多面性，3D打印筆打印文化創意作品如圖2所示。

3 ?3D打印筆在產品設計領域的意義

3.1 3D打印筆的總體應用

產品設計領域內應用3D打印技術，將設計思維以實物的形式展現出來，在設計新的商品的過程中，3D打印技術的發展，是更多地依靠科技實現建模的立體，實現設計的多樣性，3D打印技術的應用可以更加直接、精準地把設計想法逐漸轉變成有著諸多功能的實物樣品，這樣不但能夠使開發的時間減少，同時還能夠使開發費用逐漸減少，也讓公司在競爭激烈的市場環境中能夠搶占主要機會。3D打印筆有著一種更為直接的方式，極為便利的操作，不論是哪種產品的設計，都需要綜合考量實際意義以及市場投放的效益。

3.2 3D打印筆在產品設計上的意義

利用3D打印技術能夠通過實物打印將產品設計思路的數字模型再現為實物，并且允許失誤，允許多次嘗試、改進。3D打印技術取代了傳統的手工制模，手工建模耗費時間長，而且對失誤的允許度較低，通過3D打印筆打印來代替手工建模，提高了制造效率，也在第一時間將設計存在的問題展示出來，也更加具有包容性，對于存在不足、需要改進的地方也能夠在實物樣板的基礎上進行改進，將數據做到更為精準。此外，應用3D打印筆為產品的設計者提供了更廣闊的創新空間，各種思維發散都呈現在設計上。

3.3 3D打印發展在產品設計領域的前景

3D打印技術相對來說是一項低污染、低能耗的技術，能夠有效減少制造過程中的資源浪費，對于設計者來說，他們也能在最短時間內看到設計成果，新產品研發投入成本減少，有了更大的創作空間。比如利用3D打印技術打印出來的假肢，更具有仿真性，也更具有實用度，可以在最短時間內呈現出來，并給到患者進行體驗使用，試驗結果也確實表明了打印出來的物品的價值。近年來，隨著3D打印技術一起發展的還有各種材料技術，金屬打印的發展取得重大進展，各種材料的應用也更為容易，雖然生物打印在執行上存在很大道德上的不可解決的問題，但是長遠來看，一定會有很好的解決辦法，各種工業材料的發展和應用也作為打印技術發展的支撐，雖然這項技術目前還存在一些局限性，但是長久來看，3D打印技術的前景是非常廣闊的。

4 ?結語

3D打印技術是科技發展的產物，為制造業的發展提供新思路。材料學的研究、打印裝置的更新會不斷推進3D打印技術的發展，將會有越來越多的3D打印新產品出現。3D打印筆以其靈活輕便的優勢在產品設計上表現出很大的優勢，在極短的時間內將想象變成現實，更像傳奇故事中的神筆馬良的意味，未來3D打印技術會走進千家萬戶，3D打印筆也會成為越來越多設計者以及有創作想法的人的專業設備，不僅是產品設計，還有更多的應用領域。

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