3D打印技術對產品設計的影響

劉一芳

【摘 要】隨著時代的進步和社會經濟的發展，特別是科學技術的不斷革新，如今出現了3D打印技術，它在較大程度上變革到了未來的制造業，在設計產品結構和造型的過程中，傳統制造工藝不會對其產生約束作用；借助于3D打印技術，獨立設計師也可以更加方便的設計。本文簡要分析了3D打印技術對產品設計的影響，希望可以提供一些有價值的參考意見。

【關鍵詞】3D打印技術；產品設計；影響

3D打印技術的全稱是增材制造技術，有相關專家是這樣定義增材制造技術的，借助于3D模型數據，利用逐層疊加的方式來生產物品。通常是利用電腦來逐層疊加材料，然后用立體實物來取代計算機上的三維模型，這種個性化制造模式和大批量制造模式存在著較大的差異。3D打印將設備的小型化、智能化、個人化特征給充分體現了出來，在較大程度上提高了打印材料、精度和速度等方面。

一、3D打印技術對產品設計理念的影響

在過去的產品設計中，考慮的是大批量生產，在設計過程中無法體現消費者的差異性，為了提升生產的規模，統一了消費者的需求，忽視了個性需求。我們以鞋的尺碼為例，鞋子的尺碼和型號是有限的，但是消費者的腳型和運動習慣是千變萬化的，而借助于3D打印技術，在產品設計的過程中，就可以充分依據消費者的個人腳型和運動習慣來設計。借助于3D打印技術，可以促使產品的量身定做得到實現，將以人為本的理念給充分體現出來。

二、3D打印技術對產品細節設計的影響

3D打印技術的出現，實現了大批量制造模式向個性化制造模式所過渡，它具有一系列的優勢，如成本較低、效率較高，可以制造一些復雜結構等等。將3D打印技術應用到產品設計，和以往減式生產方式相比，可以較大程度的創新產品造型和結構。

一是產品造型：隨著時代的進步和科學技術的革新，可以有效的更新工業設計師的設計造型觀；如今開始大力廣泛應用3D打印技術，設計師可以按照自己的想象來生成產品，不管產品有著多么復雜的外觀，都可以借助于3D打印機來生成。設計師可以在產品形態創意和功能創新方面集中注意力，產品造型設計的多元化趨勢將會更加明顯，在各項要素中，美學屬性要素將會占到更大的比例，開始流行產品造型藝術化表現方式，那么消費者也會改變產品造型的審美觀。

二是產品結構：借助于3D打印技術，可以生產復雜的產品，并且也會逐漸實現產品結構設計的一體化。因為如今生產工藝技術水平不高，在產品生產過程中，通常需要組裝若干個部件，這種組裝結構，會很容易有故障出現，并且產品的體積以及復雜程度變大變高了，同時，還會有大量的材料和能源浪費于生產和裝配過程中。3D打印技術則促使結構一體化得到結構變得更加簡單，借助于一些輔助性材料，可以促使某些特殊鉸接結構一次成型，組裝工序得到省略，這樣生產效率就可以得到顯著提升，并且產品的結構強度和可靠性也得到了提升。

三、3D打印技術對產品設計流程的影響

一是良好的設計交流媒介：如今，人們開始日趨重視產品設計流程的平行化，對產品設計開發流程等進行改進，并且將產品生命周期各個階段的因素給充分納入考慮范圍，在設計的早期階段就需要解決后續環節可能會出現的問題，這樣設計反復就可以得到減少，產品設計開發時間也可以得到縮短。在產品并行設計條件下，可以在同時進行產品開發過程中的各個環節和要素，實現了協同運行。在產品并行設計的過程中，要想推進設計進程，非常重要的一個手段就是設計團隊之間能夠互相交流和溝通。只有具備了高效的設計交流，方可以更好的開發設計產品。在產品概念設計階段，在設計和討論方案的事后，往往將抽象的2D平面圖紙給應用過來，將其作為可視化媒介。相較于平面媒介，手工制造的概念草模具有較強的直觀性，但是相較于設計預期，還有較大差異存在于精度、質感和觸感等方面，這樣就會對設計團隊之間的交流產生較大的限制作用。針對這種情況，就可以應用3D打印技術，在設計討論中，可以引入較為精準的概念模型，這樣這些概念模型就可以被設計團隊中的每一個成員，甚至是產品用戶都可以對其觸摸和了解，對這些概念模型進行對比，從各個角度進行分析，如結構、外形、功能等。3D打印制造的概念模型可以將產品概念存在的問題和不足給反映出來，然后對設計進行修改，對這個設計迭代過程進行重復，就可以得到完善的產品概念。

二是快速產品原型：借助于3D打印技術，可以有效縮短產品設計開發周期，就可以盡快向市場投入產品。通過相關的調查和實踐我們可以得知，有大于五分之一的被調查產品都需要花費較多的時間在原型制造上，無法有效的縮短上市時間。在原型測試階段內，設計團隊將產品原型利用起來，測試產品的性能，進行科學的評價，以便將設計缺陷給反饋出來，這樣產品開發風險就可以得到有效的規避。實踐研究表明，應用3D打印技術，可以促使產品原型的制作時間得到縮短，現在可能需要幾個小時的時間，過去則需要幾個星期甚至是幾個月。另外，借助于企業內部的打印設備，就可以制作原型，甚至小批量生產也可以實現，相較于過去外包，不會泄露知識產權。

四、3D打印技術對設計產業的影響

在未來一段時期內，將會崛起一大批優秀的獨立設計師和品牌，因為過去固有減式生產方式會在較大程度上制約到傳統的產品設計模式，產品設計通常由專業設計師來主導，他們密切關注著制造商的利益。而3D技術的廣泛應用和日趨成熟，獨立設計師就不需要過度依賴傳統加工業。過去設計師要將自己的想法變為實際產品，需要通過制造商這個環節，支付一大筆的費用，并且因為無法暢通地交流，還可能會影響到產品質量，這樣就無法在創作方面投入足夠的精力和時間。并且，小批量產品借助于大批量生產方式來生產，商品就會有較高的價格，對于產品和品牌的推廣，造成了較大的制約。借助于3D打印技術，設計師可以對作品自行設計和制作，在銷售方面，則可以采用傳統的渠道或者網絡平臺來進行。設計師在生產過程中，完全依據訂單，零庫存得到實現，商業風險可以得到有效的規避。另外，因為3D打印技術的成熟，還將會有新的社會化設計模式出現，也就是設計眾包。

五、結語

通過上文的敘述分析我們可以得知，隨著科學技術的不斷革新，如今3D打印技術日趨成熟，并且獲得了普遍的應用，3D打印技術的出現，對產品設計帶來了較大程度的影響，對現代制造業模式產生了根本性的改變。在未來一段時期內，設計師的想象力和創造力將會獲得更大程度的發展，因為不會受到產品加工工藝技術的限制。（作者單位：廣西機電職業技術學院）

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