浅谈3D打印对工业设计的影响

（大连工业大学艺术与信息工程学院）

3D打印技术已经在许多领域逐渐使用，如工业制造和生活领域，它将为人类的消费模式和商品制造方式带来巨大的变化。基于最新的技术信息，3D打印技术的类型和现状在工业设计领域已经有了很大的应用。更重要的是，工业设计已经根据其原理预测和规范了3D打印技术的发展趋势。

3D打印技术影响

1 概述

3D打印技术也被称为快速成型技术，材料制造技术，增量制造技术等，它可以根据计算机数据和各种粘合材料自动打印一件一件的物品。事实上，3D打印不是一种新技术。在20世纪80年代，它诞生了。然而，因为技术不成熟，成本巨大的，打印速度低，它未能在年轻时普及。如今改进了的3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘性材料，通过逐层打印的方法来构造物体的技术。3D打印具有高科技含量，是一种全面的应用技术。已被广泛应用于航空航天，交通，保健，教育，医疗，地理等许多方面。由武汉光电国家实验室（筹）完成的“型金属零件高效激光选区熔化增材制造关键技术与装备（俗称激光3D打印技术）”为目前世界上效率和尺寸最大的高精度金属零件激光3D打印装备。该装备解决了航空航天复杂精密金属零件在材料结构功能一体化及减重等关键技术难题，实现了复杂金属零件的高精度成形、提高成形效率、缩短装备研制周期等问题。中科院福建物构所3D打印工程技术研发中心林文雄课题组在国内首次突破了可连续打印的三维物体快速成型关键技术，并开发出了一款超级快速的连续打印的数字投影（DLP）3D打印机。该3D打印机的速度达到了创记录的600 mm/h，可以在短短6分钟内，从树脂槽中“拉”出一个高度为60 mm的三维物体，而同样物体采用传统的立体光固化成型工艺（SLA）来打印则需要约10个小时，速度提高了足足有100倍！除此之外，还有许多的成就，由此可见，近年来3D打印技术获得了快速发展。

2 3D打印在工业设计中的影响

2.1 提高设计制造精度

相较于传统手工制造的模型样机表面质量不高，产品外观逼真程度较差，可装配性不强等弊端，3D 打印能够代替“工匠”的劳动，使得模型变得更合理、更精密、更符合实际的需要。

2.2 复杂模型的直接制造

利用3D 打印机制作出来的模具几乎不受零件的形状和结构的任何约束，尤其在加工复杂曲面时更显其优越的性能，设计师只要在电脑上完成产品设计（CAD），并编写好加工流程，计算机与数控设备将一道自动完成造型过程。而且随着3D 打印技术的发展，可用于制造的原型材料日渐丰富，性能也日趋完善，一些非金属快速原型已有较好的机械强度和热稳定性，可以直接用作模具或是生产成品。

2.3 加快产品开发周期，提高效率

上市时间是消费者关注的一个重要因素，也是影响资本企业利润的重要方面。产品的设计周期越长，上市的就会更晚，从而企业获得的利润也会更低。所以，一般认为公司应加快产品上市时间。缩短从设计图形到3D模型的转换时间是缩短产品开发过程中的产品开发周期的唯一方法。使用相同量的材料制造产品，当前3D打印机的生产效率是传统方式的3倍，并且随着3D打印技术的引入和发展可以快速使产品原型迭代，优化设计过程，缩短设计开发时间，提高企业效率和利润。

2.4 降低新产品开发的风险

原则上只要你在计算机上设计模型形状，真正的对象可以由3D打印機打印，你还可以自由决定你想要打印多少。因此，它可以实现零库存，公司可以根据顺序生产。这对于新成立的公司或者投资者是一个非常好的消息，因为新产品开发的成本和风险都降低了。

2.5使定制更容易和更便宜

传统产品设计基于大规模生产，其基本模式是根据消费者需求的变化来适应有限的风格和规模，并且它会忽视用户的差异。然而随着时代的发展，个性消费需求正在增长。虽然有些学者和企业都提各种方式如大规模定制模式来满足个性化需求，然而，由于其制造模式是基于批量生产，它不能从根本上满足用户的个性需求。3D打印体现了个性化和智能的强大特点，其基本原理使其可以进行个性化设计和制造。用户可以通过使用3D打印机更容易定制自己的个性化产品，而且其方式也更简单和便宜。

2.6 3D打印对设计师的影响

3D打印已经在一定程度上改变了商品的供应链结构和人们的生活方式。事实上，它已经广泛应用于模具制造，珠宝，消费电子，家具，玩具等其他工业设计领域。2014年3月，Google推出了Ara模块化手机项目，这个项目使用3D打印机打印组件，并预计在2015年初与可定制的智能手机一起销售。项目Ara允许用户配置手机。 它为用户提供了一个空框架的手机，用户可以根据自己的需要选择，更换或甚至删除模块化硬件，然后用户只需要插入所选的模块化硬件，

消费者甚至可以在模块表面上打印由自己设计的图片。这种根据客户的个性定制的手机可以延伸手机使用周期和减少电子废物。对人们的生活是很大的影响，同时对工业设计人员也提供了一种新的设计思路。

随着经济的发展，大众需求的多元化，个性化，小品种已经成为现代消费的发展趋势。在设计中，3D 打印在各个设计领域的应用显著提高了效率。在设计中，设计师和建模师或者模型师可以利用三维打印技术快速地将自己所设计的产品变成实物，可方便快捷地将产品模型提供给客户和设计团队，使客户也可以随时参与到产品的设计中，方便客户和设计师的及时沟通从而促进了客户、市场、企业之间的交流，及时调整方案，从而是产品更有效地得到市场的认可，在相同的时间内缩短了产品从概念到市场销售的时间，以达到全面的控制，更加合理地又优化了设计资源和市场资源。

3 结束语

将来，3D打印技术将几乎影响工业设计领域的每一个方面。这对3D打印技术和工业设计师都是非常大的机遇，然而也面对着诸如知识产权等方面的各种问题的挑战，工业设计师应充分把握所带来的机会，同时避免可能出现的问题。随着3D打印机的发展，许多工业设计方面的问题也都迎刃而解，设计师应该突破传统产品制造工艺的笼子，刺激他们的创造力和想象力，并将更好的想法变成现实的商品，以满足消费者的需要，给人们更美好的生活。

参考文献：

[1] 张楠，李飞.3D打印技术的发展与应用对未来产品设计的影响[J].机械设计，2013（7）：97-99.

[2] 周磊晶.3D打印对工业设计发展的影响[J].科技创新与应用，2015（18）：154.

[3] 王文涛，刘燕华.3D打印制造技术发展趋势及对我国结构转型的影响[J].科技管理研究，2014（5）：22-25，30.

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