3d打印技術(shù)對(duì)產(chǎn)品定制化設(shè)計(jì)的影響

張瑩

（山東工藝美術(shù)學(xué)院研究生院，山東 濟(jì)南 250300）

3d打印技術(shù)對(duì)產(chǎn)品定制化設(shè)計(jì)的影響

張瑩

（山東工藝美術(shù)學(xué)院研究生院，山東 濟(jì)南 250300）

為了更好地研究3d打印技術(shù)與產(chǎn)品定制化之間的關(guān)系，該文運(yùn)用跨學(xué)科研究法、信息研究法等方法，講述了3d打印技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)勢(shì)，論證了3d打印技術(shù)對(duì)產(chǎn)品定制化的影響方式，得出了3d打印技術(shù)與定制化設(shè)計(jì)之間的關(guān)系及注意事項(xiàng)，旨在更好地運(yùn)用3d打印技術(shù)滿足消費(fèi)者個(gè)性化的定制需求。

3d打印技術(shù)；定制化；產(chǎn)品設(shè)計(jì)

美國(guó)最新預(yù)測(cè)的“改變未來的十大科技”中，“個(gè)性定制”被排在首位，這個(gè)判斷是來自于市場(chǎng)的變化趨勢(shì)。在中國(guó)，定制化存在于生產(chǎn)、生活、商業(yè)、服務(wù)等各個(gè)領(lǐng)域。在淘寶網(wǎng)中輸入“定制”一詞即可搜到450余萬件相關(guān)產(chǎn)品，在服務(wù)行業(yè)，幾乎所有的婚慶公司都標(biāo)榜可對(duì)新人提供定制化婚慶服務(wù)，家具、服飾、珠寶、電子等行業(yè)都面臨著定制化商業(yè)模式的沖擊?？梢?，定制化設(shè)計(jì)已經(jīng)存在于生活的各個(gè)角落，是未來制造業(yè)發(fā)展的一大趨勢(shì)，是轉(zhuǎn)變制造業(yè)生產(chǎn)方式、改變商業(yè)模式的重要途徑，將對(duì)人們的生活方式產(chǎn)生巨大影響。

關(guān)于“定制”一詞的起源有很多說法，一種說法是最早來源于服裝行業(yè)的“高級(jí)服裝定制”（Haute Couture）。在19世紀(jì)中葉，一位名叫斯沃的英國(guó)人在法國(guó)巴黎創(chuàng)辦了一家高級(jí)服裝定制專賣店，他秉承著“只做一件，只為一個(gè)客人服務(wù)”的服務(wù)理念被顧客接受，成為尊貴身份的象征。另一種說法是“定制”一詞最早起源于倫敦的薩維爾街，意思是為個(gè)別客戶量身剪裁，這條街被譽(yù)為“量身定制的黃金地段”。然而隨著社會(huì)的發(fā)展，“定制”一詞的意思逐漸豐富起來，定制，指的是商業(yè)行為中顧客對(duì)服務(wù)商提供的服務(wù)進(jìn)行挑選，以符合成本最低的情況下達(dá)成目標(biāo)。它不僅僅為少數(shù)的高端用戶提供一對(duì)一服務(wù)，更滿足了廣大普通消費(fèi)者的個(gè)性化需求，尤其是3d打印技術(shù)的發(fā)明，為定制化設(shè)計(jì)的快速全面發(fā)展提供了技術(shù)支持。

一、3d打印技術(shù)發(fā)展及優(yōu)勢(shì)

事實(shí)上，3D打印并非是一項(xiàng)新技術(shù)，但是由于受到計(jì)算機(jī)、軟件、新材料等因素的制約，在過去的幾十年里并未得到很好的發(fā)展。3D打印的技術(shù)名稱是“增材制造”，這個(gè)名稱非常生動(dòng)，形象地闡釋了其工作過程，即打印機(jī)在設(shè)計(jì)文件指令的引導(dǎo)下，先噴出固體粉末或液體材料，使其固化為一個(gè)特殊的平面薄層。第一層固化后，3d打印機(jī)打印頭返回，在第一層外部形成另一薄層，如此往復(fù)，最終薄層累積成為三維物體。3d打印的優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

（一）無需組裝，制造復(fù)雜產(chǎn)品程序簡(jiǎn)化，成本較低。傳統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)建立在產(chǎn)品的零部件組裝的基礎(chǔ)上，消耗大量的時(shí)間和人力，而3d打印技術(shù)可以使復(fù)雜產(chǎn)品一體化成型，減少產(chǎn)品組裝環(huán)節(jié)，縮短供應(yīng)鏈，降低生產(chǎn)成本。

（二）無需開模具，制造個(gè)性化產(chǎn)品成本低。傳統(tǒng)制造業(yè)生產(chǎn)往往通過開模具的形式進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，尤其是針對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品的小批量生產(chǎn)，消耗的成本較高。而通過3d打印技術(shù)，可以針對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品進(jìn)行單獨(dú)復(fù)制與打印，大大降低了個(gè)性化產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

（三）精確實(shí)體復(fù)制，減少材料浪費(fèi)。通過掃描技術(shù)及3d打印等技術(shù)，可以提高復(fù)制對(duì)象的分辨率，創(chuàng)建精確的產(chǎn)品副本，通過3d技術(shù)精確打印出來，降低材料浪費(fèi)，減少?gòu)U棄副產(chǎn)品。

二、3d打印技術(shù)對(duì)產(chǎn)品定制化設(shè)計(jì)的影響

（一）使個(gè)性定制化產(chǎn)品的量產(chǎn)成為可能。彼得·馬什在《新工業(yè)革命》一書中，將人類的制造業(yè)分為五個(gè)階段，即少量定制階段、少量標(biāo)準(zhǔn)化階段、大批量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)階段、大批量定制化階段、個(gè)性化量產(chǎn)階段，他指出，我們現(xiàn)在正處于個(gè)性化量產(chǎn)階段。在標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)時(shí)代，產(chǎn)品定制往往被人理解為高端定制、手工藝品加工定制。高端定制因其價(jià)格較高，追求限量而無法量產(chǎn)，僅僅為少數(shù)奢侈品人群服務(wù)；手工藝品加工定制因其不是采用機(jī)械化標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，而是手工技藝，所以無法大批量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。但是在3d打印技術(shù)的推動(dòng)下，定制化產(chǎn)品的量產(chǎn)成為可能。顧客可以設(shè)計(jì)一款屬于自己的手機(jī)，然后通過3d打印機(jī)打印出來，內(nèi)置電路板可以通過廠商定制甚至也可以直接打印出來。顧客若想把這款個(gè)性手機(jī)送給別人當(dāng)做禮物，可直接打印出來即可，數(shù)量由顧客自己選擇。而這種生產(chǎn)方式在標(biāo)準(zhǔn)化大批量生產(chǎn)時(shí)代是無法實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)橐M(jìn)行手機(jī)開模，成本費(fèi)用高昂。

（二）影響設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思維與習(xí)慣。在標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)時(shí)代，簡(jiǎn)單產(chǎn)品多采用一體成型，復(fù)雜產(chǎn)品多采用模塊化的生產(chǎn)方式，即將復(fù)雜產(chǎn)品分割成多個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單模塊，然后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化組裝。但是在3d打印技術(shù)的影響下，很多復(fù)雜產(chǎn)品不需要分模便可以一體成型。因此，設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思維與習(xí)慣也將受到影響。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，不用再考慮產(chǎn)品外觀是否復(fù)雜、工藝能否復(fù)雜等。因此在一定程度上解放了設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)局限，設(shè)計(jì)師可以在更加自由的環(huán)境下設(shè)計(jì)產(chǎn)品，產(chǎn)品的創(chuàng)新空間得到提高。

（三）實(shí)現(xiàn)實(shí)物化的提案溝通方式。目前設(shè)計(jì)公司與顧客之間的設(shè)計(jì)提案多采用cad三視圖、3d效果圖等形式，對(duì)于一些人機(jī)工學(xué)要求較高的產(chǎn)品而言，當(dāng)設(shè)計(jì)方案通過以后，對(duì)其進(jìn)行實(shí)物尺寸或縮小尺寸的塑料泡沫模型雕刻，以此檢驗(yàn)實(shí)物產(chǎn)品造型是否美觀，使用是否舒適方便。然而，僅僅通過三維效果圖和泡沫模型很難直觀地感受到產(chǎn)品的體積、弧度與質(zhì)感。在3d打印時(shí)代，這一切都很容易實(shí)現(xiàn)，只需將電腦與一臺(tái)小型家用或商用3d打印機(jī)連接即可，過程就如同現(xiàn)在的普通2d打印機(jī)一樣簡(jiǎn)單易操作。當(dāng)設(shè)計(jì)師完成設(shè)計(jì)稿以后，就可以直接在3d打印機(jī)的另一端打印出精確的產(chǎn)品模型，模型可以精確到產(chǎn)品的材質(zhì)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、配色等，這比傳統(tǒng)的塑料泡沫雕刻更加精確、美觀、快捷、真實(shí)。

（四）對(duì)傳統(tǒng)模具廠的沖擊，個(gè)性化定制成本降低。傳統(tǒng)模具廠生產(chǎn)的模具適合進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化大批量生產(chǎn)，而3D打印技術(shù)更加適合個(gè)性定制化產(chǎn)品生產(chǎn)，其最突出的優(yōu)點(diǎn)是無需機(jī)械加工或任何模具,就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件,從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期,提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，因此對(duì)于生產(chǎn)個(gè)性化定制產(chǎn)品具有很大的優(yōu)越性，利于縮減工序、節(jié)省時(shí)間、節(jié)省材料、降低成本。

（五）降低設(shè)計(jì)門檻，有利于人人設(shè)計(jì)時(shí)代的到來。通過3d打印技術(shù)可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行直接打印，無需復(fù)雜的模具及組裝工序，因此有利于個(gè)性化與定制化發(fā)展。家用3d打印機(jī)、微型打印機(jī)、高精度掃描儀等設(shè)備的應(yīng)用使得人人設(shè)計(jì)的時(shí)代成為現(xiàn)實(shí)，人們根據(jù)自己的喜好與用途設(shè)計(jì)產(chǎn)品，借助3d打印機(jī)打印實(shí)物。目前，海爾集團(tuán)為滿足現(xiàn)代消費(fèi)群體追求個(gè)性，崇尚時(shí)尚品質(zhì)生活的特點(diǎn)，推出“按需定制”的統(tǒng)帥電器，顧客可以選擇喜歡的顏色、屏幕、尺寸、紋樣、材質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后公司針對(duì)顧客需求進(jìn)行產(chǎn)品組裝。然而這種定制具有較大的局限性，顧客大多數(shù)只能在給定的標(biāo)準(zhǔn)化模塊中進(jìn)行選擇，選擇受限性較強(qiáng)，無法實(shí)現(xiàn)真正的個(gè)性化批量生產(chǎn)，若通過3d打印技術(shù)，可以更大限度地提高顧客的設(shè)計(jì)自由，實(shí)現(xiàn)真正意義的個(gè)性化生產(chǎn)。

三、應(yīng)注意的問題

（一）加強(qiáng)顧客需求搜集。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比較，定制化設(shè)計(jì)最大的挑戰(zhàn)在于如何更大限度地搜集顧客信息。在3d打印的定制時(shí)代中，顧客在設(shè)計(jì)過程中的參與度得到極大提高，設(shè)計(jì)溝通問題凸顯出來。如何能最直接、最快速、最精確地搜集顧客信息成為競(jìng)爭(zhēng)者互相比拼的對(duì)象，在某種程度上講，誰(shuí)獲得了顧客的需求與信任，誰(shuí)就贏得了顧客的心。

（二）增強(qiáng)新材料的研發(fā)。定制化設(shè)計(jì)最初的動(dòng)力來源于消費(fèi)者個(gè)性化、多元化的產(chǎn)品需求，因此對(duì)3d打印定制的新材料提出了更高的要求，只有不斷增加打印材料的種類、質(zhì)地、色彩、性能等，才能滿足消費(fèi)者日益增長(zhǎng)的設(shè)計(jì)需求。

（三）避免環(huán)境污染。3d打印為產(chǎn)品定制化的全面實(shí)現(xiàn)提供了突破性的技術(shù)支持，將很大程度上滿足消費(fèi)者對(duì)于個(gè)性化產(chǎn)品的定制需求。但是，這是否意味著會(huì)在某種程度上造成設(shè)計(jì)浪費(fèi)現(xiàn)象呢？是否會(huì)對(duì)環(huán)境造成新的威脅？為了減少3d打印產(chǎn)品對(duì)環(huán)境造成的污染，理應(yīng)提高重視，提高技術(shù)要求，制定對(duì)策措施，提高環(huán)保消費(fèi)意識(shí)，使3d打印為人們帶來方便的同時(shí)，盡量減少其負(fù)面效應(yīng)。

（四）把握個(gè)性化與標(biāo)準(zhǔn)化的度。在3d打印時(shí)代，人們的個(gè)性化需求得到很好滿足，但是個(gè)性化與標(biāo)準(zhǔn)化之間究竟如何才能達(dá)到平衡，什么類型的產(chǎn)品適合標(biāo)準(zhǔn)化，什么類型的產(chǎn)品適合個(gè)性化，或者一款產(chǎn)品的哪些部件適合標(biāo)準(zhǔn)化，哪些部件適合個(gè)性化。個(gè)性定制并不意味著是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)?；a(chǎn)品的否定，而是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化大批量生產(chǎn)的內(nèi)容補(bǔ)充，在個(gè)性化與標(biāo)準(zhǔn)化之間應(yīng)該尋求一個(gè)適當(dāng)?shù)亩龋挥羞@樣才能在提高效率和降低成本的同時(shí)，更大限度地提高產(chǎn)品的個(gè)性化需求。

四、結(jié)語(yǔ)

3d打印技術(shù)對(duì)制造業(yè)的設(shè)計(jì)與發(fā)展無疑是一項(xiàng)突破性的技術(shù)，它不僅對(duì)產(chǎn)品制造業(yè)，甚至對(duì)服務(wù)業(yè)也會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，對(duì)產(chǎn)品的定制化設(shè)計(jì)將產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的影響與意義。它對(duì)定制化產(chǎn)品的量產(chǎn)問題、設(shè)計(jì)思維與習(xí)慣。設(shè)計(jì)提案溝通、設(shè)計(jì)定制成本等都有深刻的影響。但是在3d打印技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，也應(yīng)注意其問題與不足，避免不必要的錯(cuò)誤與資源浪費(fèi)。

[1]海軍，李燁，閆俊婷等.設(shè)計(jì)管理:定制的設(shè)計(jì)、生活與生意[J].北京：中信出版社，2013.

[2]胡迪·利普森,梅爾芭·庫(kù)曼.3D打印:從想象到現(xiàn)實(shí)[M].北京：中信出版社，2013.

[3]蒂姆·布朗.IDEO,設(shè)計(jì)改變一切:設(shè)計(jì)思維如何變革組織和激發(fā)創(chuàng)新[M].遼寧：萬卷出版社，2011.

[4]邁克爾·塞勒，鄒韜.移動(dòng)浪潮:移動(dòng)智能如何改變世界[M].北京：中信出版社，2013.

J524

A

1005-5312（2014）02-0050-02