3D打印技術產品設計探究

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摘要：本文結合3d打印的一般流程和主要優勢以及材料特性等特點，提出了在產品設計創新四個階段對應的創新應用，構建出以3D打印技術為基礎的產品設計創新模型。

關鍵詞：產品設計；3D打印；創新開發

目前很多學校開設的3D打印課程均以工業設計課程體系為參考。3D打印技術是以3D打印機為載體，將相關軟件、基本繪圖技能和創新設計等融合，進行增材制造。而工業設計則主要解決生活實際問題、提出解決問題的方案，實現真正的產品設計開發。

一、3D打印技術的一般流程

3D打印作為一種新型制造裝備，可以應用的材料種類很多，從塑料到金屬、陶瓷以及橡膠等，甚至食物。3D打印的一般流程包括：三維模型、數據切層處理、3D打印機加載、分層加工、疊加成型五個部分。以SL立體光固化打印機打印衛浴花灑為例，可先用rhino（犀牛）建模軟件完成三維模型；然后用magic軟件進行曲面修復等數據切層處理工作;把保存為*.stl格式的模型加載到3D打印機；設置模型所需要加強支撐位置和截面填充類型后機器就可以自行分層加工。

二、3D打印技術的主要優勢

3D打印的優勢主要包括：其一，在原材料疊加成型過程中不必對材料進行切削，也節約了產品開發的模具成本；其二，加工成型速度快，生成周期短；其三，傳統制造工藝難以脫模的產品外觀以及結構復雜的產品，能不增加任何成本生成模型，表現出明顯的應用優勢。

三、3D打印技術對產品設計創新開發的可能應用

首先，3D打印技術是產品設計創新開發中原型設計階段的需要。在設計調研階段產品設計師通過智能數據（如樣式庫、材料庫）分析手段獲取設計需求進行概念生成。再基于3D打印優勢通過智能并行協同策略來實現概念設計制造信息的有效反饋，大幅縮短產品研發周期，提高原型設計品質。其次，3D打印技術是產品設計創新開發中造型設計階段的需要。傳統制造工藝技對產品形狀有物理限制，很多形體只能存在于想象之中，無法生產出來，特別是加工曲面復雜的形體。3D打印打破了設計師在傳統思維上的局限性，設計師通過三維建模就可以直接打印出任意自由形狀。隨著3D打印技術的不斷發展和打印設備、耗材成本的不斷降低，使得消費者可以自己設計制造自己需要的商品。也可以把需求到網上，很多設計師進行訂制設計。它使人們原本的生活方式發生了變化，給設計創新和應用創新帶來了更大的空間。再次，3D打印技術是產品設計創新開發中迭代設計階段的需要。與傳統的設計流程相比，3D打印技術省去了模具的制造，降低了大量的人工和時間成本。對精度要求不高，制造成本受限的情況下，采用FDM（熔融沉積成形）工藝進行概念模型的快速打印，如簡單建筑模型、拼接玩具等，對創新能力和創新思維的培養大有作用。最后，3D打印技術是產品設計創新開發中優化設計階段的需要。一個好的產品設計最終是要在市場上流通的。當前在應用材料的過程中存在著兩個問題：第一，設計人員在設計產品的時候容易因設計和創新思維的限制和影響而最終影響產品的設計效果和使用性能。第二，設計人員在材料應用中加入太多自身的主觀感受，忽略了材料的客觀特性，材料的應用效果大打折扣，產品的質量受到嚴重影響。而有了3D打印技術，設計師可以把各種材料隨意組合使用打印，改良常規材料的特性。在設計新產品的過程中，通過打印的成品預見設計中存在的不足。3D打印技術制成的物品本身具有耐高溫，耐化學腐蝕等性能，通過對各種性能測試，可以改進最終的產品設計參數，大大縮短了產品從設計到生產的時間。

四、結語

總之，產品設計是創造性過程，是帶有創新特性的個體或群體性活動。3D打印技術在設計鏈的各個環節上使設計創新得到質的提升。我們需要加強對3D打印技術的創新和研究，使它更好的應用在各領域。相關工業設計人員應認識到其特點，使之得到更加理想的應用與發展。

參考文獻

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作者:潘虹 單位:中山技師學院