从设计角度谈3D打印对各行业的重造

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zoޛ)j馝=?p@5^}ry)=wp $4 !HPL` M1n_Vz{_iqbqE[y^"*'^)37 0uy֧v)aywvا ky"http://www.hchsfc.com/k/cailiao/" target="_blank" class="keylink">材料有金属粉末、热塑性粉末、陶瓷粉末、ABS树脂、热塑性聚酯和铸造蜡等。

随着3D打印技术的不断创新,能够运用于3D打印中的材料也越来越多。3D打印已经不仅仅局限于打印模型,而是被更广泛地运用于生活中的各个领域,可以说,3D打印是将虚拟与现实连接起来的桥梁。从前,那些只能存在于设计师手稿里却无法实现的独特设计、让生产机器和手工艺人无从下手的绝妙构思、以数据的形式封存已久的科学创想,在3D打印技术的帮助下,都能实现。目前,3D打印已经被广泛应用在珠宝设计、服装设计、工业设计、航空航天和医疗工程等诸多领域。在不远的将来,3D打印也将以其成熟的技术在更多领域发挥优势,创造更大的社会价值、经济价值和艺术价值。

2 3D打印的优势

3D打印采用的是“增材制造”技术,具有比机器批量生产使用的“减材制造”更为突出的优势,具体表现为:①制造成本低廉。1台3D打印机可以根据不同人的不同需求,按需打印出形态各异的产品。它无需提前备货或大规模铺货,更不会出现滞销现象,在节约成本的同时,还可以减轻资金运转的压力。②环保节能。3D打印是完全按照3D模型进行的,在打印过程中,产生的废料可以继续使用(比如粉末层喷头3D打印技术),或本身不会产生多余的废料(比如熔丝制造技术)。③零时间交付。3D打印因为具有按需打印、就近生产的特点,所以,顾客可以在提交订单并被商家成功受理后,到最近的3D打印站就可以打印出所需的产品,无需等待漫长的加工和运输过程。

另外,3D打印比工人手工制作更加便宜、精准,并且产量较高,具体表现为:①突破工具的限制。工匠制作受设计图纸、制作工具和个人技能等因素的限制,使得很多结构复杂、造型奇特的设计无法制作完成。3D打印突破了工具的限制,能够制造出形状复杂的物品。使用该技术,不会比制作简单物品难,消耗更多的时间和成本。②突破了工人限制。将3D模型设计图导入计算机后,利用简单的操作就可以打印,无需掌握过多的专业技能即可操作。这样做,不仅降低了对工匠个人手艺的依赖,减少了个人因素对制作的影响,还有效避免了无法传承老手艺人技艺所造成的缺憾。③突破了时间的限制。3D打印零时间交付的特性使其不再受时间的限制,顾客可以在最短时间内得到所需的产品,无需等待较长的制作周期,更不会因为制作工艺的复杂而延长制作时间。

3D打印将机器批量生产的高效率、高产量和低成本的优势,与工人手工制作的多样性和个性化的特点完美结合起来,使设计与制造之间联系更为紧密,运用更为灵活。3D打印技术被冠以“第三次工业革命最具标志性的生产工具”的美誉,可谓名副其实。

3 3D打印对各行业的更新和改造

虽然3D打印具有诸多的优势,但是,其弱势也更为明显。3D打印的缺点是它不能大规模生产,无法提供规模经济。当一产品备受好评而被用户广泛定制时,依靠3D打印技术生产数量较多的相同产品是不具备优势的,在这一点上,机器大规模生产具有一定的优势。然而,这一突出的弱势也造就了3D打印最大的优势——个性化量产。3D打印公司可以凭借与标准产品相同的质量和价格,为用户提供定制化体验,以满足不同人的个性需求,从而体现出制造价值,提升竞争优势。

毋庸置疑,3D打印技术将创造新的商业模式,淘汰旧的商业模式。在这场轰轰烈烈的行业大变革下,一些职业会从此消亡,一些会改革转型,同时,还会催生出众多前所未有的新兴行业。这无疑将是一场给人类未来的生活方式、工业生产模式和商业运营形式带来巨大影响和变革的“科技飓风”。

对大多数企业来说,产品更新是一个缓慢且慎重的过程,推出一款新产品要充分考虑前期制作和后期运作成本,并要承担推向市场后不被大众接受或需要反复修改的风险。对于一些处于起步阶段或规模较小的企业,设计新的产品更需要“不成功便成仁”的勇气。3D打印技术的出现,为企业设计和研发新产品带来了希望,创新不再是让企业望而却步的“夺命丸”。当设计部研发出新的产品后,可以利用3D打印技术打印出实物,并在最短的时间内修改和调整实物中有缺陷的部位,避免因为一个小小的改动而造成大量产品被浪费的情况发生。另外,企业可以运用3D打印技术先生产小批量的产品投放到市场,再根据市场反应来决定是否大批量生产,从而有效降低新产品带来的财务风险。

对设计师来说,3D打印技术也使他们的才能得以最大限度地发挥。在3D打印技术还未问世前,设计师受现有资源和技术的制约,很多绝妙的创意和构思都无法实现。而现在,只要能想到的,无论结构多么复杂、形态多么扭曲,3D打印都能实现。荷兰设计师Iris van Herpen设计的3D打印服饰就将复杂结构下的空间和立体发挥到了极致。她以非传统制衣材料进行创作,比如塑料、金属、树脂玻璃等,利用3D打印技术制造出复杂的纹路和褶皱,进而呈现出极具未来感的设计意图。比如,冰岛前卫女歌手Bjork在她的专辑《生物恋》中所穿的金色裙子,就是Iris van Herpen利用3D打印技术设计制作的,裙子由皮革制成,并装饰了经过激光切割、浸胶涂漆处理后的金色箔片,使其在灯光的变化中可以反射、振动,甚至发出声响,达到绝佳的舞台效果,如图1、图2所示。

3D打印还使一批与之相关的产业应用而生,比如,随处可见的3D打印店、3D照相馆等,可以根据用户不同的需求而制作的3D打印巧克力、蛋糕,以网络销售为主的私人定制产品专卖店,分享和出售个人3D设计模型的论坛等。

美国总统奥巴马在他的演讲中曾说过:“3D打印将为几乎所有物品的制造方式带来革命性的变化。”正如奥巴马的预测,在不远的将来,会像现在熟练使用打印机一样,轻松地将脑海里闪现的灵感打印为实物,也可以像在Photoshop(制图软件)里编辑图像一样,为将要打印出的实物加入特殊的符号和花纹,甚至在急需某个不易购买的物件时,走到街道上,在随处可见的3D打印便利店里就能买到……而这一切不是毫无根据的想象,它成为现实只是时间问题。

现如今,3D打印在一些欧美发达国家已经相当普及,许多国家为了在新工业革命中占据领先地位,给予了3D打印技术研发巨额的支持,并相继出台了相关政策和投资发展方案。所以说,3D打印已经在重视创新的发达国家初步形成了商用模式,不少家庭和个人已率先体验到了3D打印带来的便捷和智能。供家庭使用的3D打印机可以打印小型的塑料或石膏制品;用于工业领域的3D打印机可以制造大到汽车,小到零件的高精度产品;用于食品制造业的3D打印机,可以制造出健康、美味和精致的食品;用于医疗产业的3D打印机,可以用特殊的材料打印出能与人体共存的骨骼和器官等。

也许很多人并不知道,目前,市场上80%的助听器都是由3D打印机制作完成的。用3D打印机打印出的牙冠、假肢、隐形眼镜和助听器等,也已经进入了普通人的身体,让人们从中受益。由美国Bespoke公司设计并定制的假肢,使那些失去部分肢体的截肢者有了更加舒适的感觉,并获得了属于他们的尊严。Bespoke公司扫描每一位客户相应身体部位的数据,比如,

左臂患有残疾就扫描健全的右臂数据,使用获得的数据在计算机中建模,经过整理后,为假肢3D模型设计文件。这样设计出的假肢可以保持身体的对称性,使其活动更加协调。3D打印的假肢较与传统的假肢相比,更注重客户的感受,不单单重视实用性或美观性,比如,大多假手是通过钳形的钩子来抓取物品的,这完全忽略了失去手臂的截肢者的心理感受,其难堪和自卑感仅靠修复残缺肢体的功能性是不能弥补的。另外,还有些假手虽然具备了“手”的形态,但是,却没有“手”的功能,这类设计并不能为他们的生活带来更多的便捷。而Bespoke公司采用了高度定制化技术,甚至还支持客户选择自己假肢的设计风格——镀层材料、罩面漆、花纹图案、镂空或浮雕等,这些都可以由客户自主选择,如图3所示。无疑,3D打印的假肢可以充分适应使用者的身体,不仅能够为他们带来生活上的便捷,更重要的是,还会让他们更加时尚、更加自信。

4 3D打印的未来

当3D打印造福于人类时,由此引发的社会问题也是十分尖锐的。当3D打印更为普及时,人们只要拥有设计图纸和原材料就能打印出枪械、武器甚至是毒品。当自己设计的3D模型被打印为实物,运用于生活中而非仅作为摆在桌子上的模型时,如果设计稍有偏差,造成的危害和影响便是无法估量的。3D打印在未来还会遇到什么样的难题?在3D打印技术快速发展的过程下,何时会出台相应的法律来管控,而这些法律条例又是否会对3D打印的发展带来阻碍或是进一步推动其发展呢?我们不得而知。

尽管3D打印的未来充满了各种不确定因素,但是,透过它也看到看全新的社会发展情况,而该技术也在各个领域中发挥着积极的作用。随着科学技术的不断发展,再加上计算机软件技术的革新、打印材料的日渐丰富,3D打印技术也将向更加智能化、便捷化、通用化的方向发展。

参考文献

[1]胡迪·利普森,梅尔芭·库曼.3D打印,从想象到现实[M].北京:中信出版社,2013.

[2]王春玉,傅浩,于泓阳.玩转3D打印[M].北京:人民邮电出版社,2014.

[3]程小咚.颠覆:市场的重造[M].北京:中国传媒大学出版社,2008.

[4]杰里米·里夫金.第三次工业革命[M].北京:中信出版社,2012.

〔编辑:白洁〕

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