3D打印技術(shù)在產(chǎn)品造型設計中的應用

作為數(shù)字化時代的重要產(chǎn)物，3D打印技術(shù)在很大程度上體現(xiàn)出當今社會信息和產(chǎn)品分享的新趨勢，在產(chǎn)品設計的各個領域中得到廣泛應用。隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，3D打印技術(shù)日益成熟的趨勢極大地響應了人們消費的個性化要求，為產(chǎn)品造型設計開辟了更為廣闊的空間。文章在全面概述3D打印技術(shù)相關概念和特點的基礎上，重點分析了3D打印技術(shù)在產(chǎn)品造型設計中的應用，提出其中存在的一些問題和不足，并對3D打印技術(shù)的發(fā)展與應用對未來產(chǎn)品造型設計的影響做出展望。

現(xiàn)階段，隨著社會的高速發(fā)展，人們生活水平不斷提升，也越來越重視從物質(zhì)享受向精神享受上的轉(zhuǎn)變，這就促使現(xiàn)代產(chǎn)品造型設計形成既重視功能性、合理性，又強調(diào)造型設計上的情感化、個性化、時尚化的模式。但是，當今市場上產(chǎn)品大多是批量生產(chǎn)，這種方式雖然具有生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、自動化程度高的特點，卻是以犧牲產(chǎn)品的多樣化為代價，實質(zhì)上已經(jīng)不能再適應變化越來越快的市場需求和激烈的競爭。而3D打印技術(shù)以數(shù)字模型文件為基礎，能以自身特點創(chuàng)造出復雜、創(chuàng)新性的造型，為產(chǎn)品造型設計提供新的平臺。

3D打印技術(shù)概念及特點

3D打印技術(shù)是數(shù)字化時代的重要產(chǎn)物，又被稱為“添加制造”（Additive Manufacturing）技術(shù)，它是以三維數(shù)字模型文件為基礎，創(chuàng)新性地將信息、材料、生物、控制等技術(shù)融合滲透到一起，能以自身逐層添加打印的制造方式完美地實現(xiàn)各種材料的結(jié)合。3D打印技術(shù)自開發(fā)以來得到不斷地發(fā)展，迅速被廣泛應用于工業(yè)設計、建筑、軍事、航天、醫(yī)療等不同領域，并取得一系列實質(zhì)性的突破。

3D打印技術(shù)相較于傳統(tǒng)的大型增材制造設備來說，更加注重體現(xiàn)設備的小型化、智能化和個性化。3D打印技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)能夠在0.01mm的單層厚度上實現(xiàn)600dpi的精確分辨率，。并且適用于該技術(shù)的材料豐富，比如以生物細胞為材料，能夠打印出器官、骨骼；以金屬為材料，能夠打印出機械零件；以沙子為材料，能夠打印出建筑物；以玻璃為材料，能夠打印出玻璃制品等。據(jù)不完全統(tǒng)計，截止到2012年年底，著名的3D打印成型公司Stratasys的產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展為能支持123種不同材料進行3D打印，隨著科學技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，這一數(shù)字將不斷地被刷新。同時，在打印速度上，3D打印技術(shù)能實現(xiàn)垂直25.4mm/h以上。未來我們有理由相信，隨著智能制造的逐漸深入發(fā)展與成熟，將會有更多新的信息技術(shù)、控制技術(shù)、材料技術(shù)等不斷地投入應用，3D打印技術(shù)也會在此基礎上被進一步推向更為廣闊的領域。

3D打印在產(chǎn)品造型設計中的應用

近年來，3D打印技術(shù)在產(chǎn)品造型設計上應用越來越廣泛，并且突破了以往單純的常規(guī)幾何形態(tài)，開始以更具創(chuàng)新性、類似于自然形態(tài)的精美造型出現(xiàn)在人們的日常生活中，以獨特的制造方式和時代意義賦予我們的生活空間新的活力。比如在人們熟悉的服裝領域中，著名的荷蘭時裝設計師Iris van Herpen與Materialise在2013年初的巴黎時裝展上合作制造的3D打印時裝，給人帶來強烈的視覺盛宴，風靡一時。此外，2011年Materialise公司提供以14K金和純銀為原材料的3D打印服務，更是為珠寶制造業(yè)帶來巨大革新。由比利時公司MGX 設計的分形桌子，設計師以數(shù)學特征中的自相似性為設計原理，以自然界中的分形生長為模型創(chuàng)造了這一作品，其成就是傳統(tǒng)制造方式無法企及的。以現(xiàn)代裝飾中的燈飾為例，2012年設計師宋波紋協(xié)同格物工作室，創(chuàng)新性地推出3D打印作品“十二水燈”，燈具快速成型材料為尼龍，其創(chuàng)作靈感來源于宋代畫家馬遠的水畫名作“十二水圖”（圖1）。在該造型設計中，設計師完美地將中國傳統(tǒng)繪畫的意境與傳統(tǒng)思想中“格物致知”的觀念進行融合，通過探究事物的發(fā)展規(guī)律，尋找智慧的源頭。作品利用現(xiàn)代先進的制造技術(shù)向人們呈現(xiàn)出耳目一新的作品，并通過這種形式完成對文化的傳承。所以，可以說，3D打印技術(shù)讓產(chǎn)品的造型有了更為廣闊的發(fā)展空間，同時也讓產(chǎn)品的個性化特色更為突出。

圖1 秋水迥波：為“十二水燈”與“十二水圖”作品之一

與傳統(tǒng)機器生產(chǎn)和手工制造相比，3D打印技術(shù)突破了以往制造過程中受眾多造型、材料和設備的限制，這在某種程度上促使其對產(chǎn)品造型的制造更加接近設計本來的要求，同時與產(chǎn)品造型設計隨著時代、科技和人文藝術(shù)的發(fā)展而革新的歷史使命相符。3D打印技術(shù)的應用，極大地開拓了設計師的想象思維，即使是外觀再復雜的產(chǎn)品都能通過3D打印技術(shù)進行制造，并能保證與設計的渾然一體。這就促使設計師將關注力放在產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)意和功能創(chuàng)新上，不斷實現(xiàn)超越。并且，隨著產(chǎn)品造型設計的多元化，設計師開始重視體現(xiàn)產(chǎn)品的美學屬性，將時尚化、個性化因素融入到產(chǎn)品造型的藝術(shù)化表現(xiàn)方式中，從而潛移默化地引導著消費者對產(chǎn)品造型審美觀的變化。

3D打印在產(chǎn)品造型設計中的問題和展望

就目前而言，雖然3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設計中發(fā)揮著越來越重要的作用，應用也越來越廣泛。但是從整體上來說，3D打印技術(shù)在產(chǎn)品造型設計領域中的普及力度仍然比較弱。這可能是因為3D打印技術(shù)本身受自身打印機性能、打印材料、打印成本、打印精度等眾多因素的影響，而不能得到全面的普及和應用，因此也就無法促使對3D打印技術(shù)的進一步研究和創(chuàng)新。另外，現(xiàn)階段，3D打印技術(shù)的應用主要集中在服裝、家具及相關家居用品等形態(tài)比較小的產(chǎn)品造型設計中，還沒有廣泛應用到較大型的產(chǎn)品設計上。并且一些產(chǎn)品在空間界面上的打印要求3D打印機和相關材料都必須有較高的質(zhì)量，這樣才能充分滿足其在制造過程中來自各方面的要求。

盡管如此，我們?nèi)匀挥欣碛上嘈?，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和數(shù)字化的持續(xù)創(chuàng)新，未來3D打印技術(shù)必然與計算機技術(shù)、云技術(shù)、信息技術(shù)、生物技術(shù)等更加緊密地結(jié)合在一起，最大限度地實現(xiàn)產(chǎn)品設計成果的資料共享。與此同時，國家和相關部門將會更加重視設計師的設計產(chǎn)權(quán)知識、消費者權(quán)益責任保障、資源利用和環(huán)境保護等一系列問題，為3D技術(shù)在產(chǎn)品設計領域的更深層次的發(fā)展提供良好的環(huán)境氛圍。因此，在未來，3D打印技術(shù)也會在此基礎上被進一步推向更為廣闊的領域，直接影響著設計師的設計思路，不斷突破傳統(tǒng)的生產(chǎn)和制造方式，改變整個世界的面貌。

結(jié)語

3D打印技術(shù)作為數(shù)字化時代的重要產(chǎn)物，在產(chǎn)品造型設計中發(fā)揮著重要的作用，其在產(chǎn)品設計領域的迅速普及和廣泛應用直接影響著設計師的設計思路和消費者的審美觀，為產(chǎn)品造型設計開辟出更為廣闊的發(fā)展空間。然而，現(xiàn)階段3D技術(shù)由于受自身打印機性能、打印材料、打印成本、打印精度等眾多因素的制約，仍需進一步深入研究和推廣。盡管如此，隨著今后科學技術(shù)的不斷發(fā)展和數(shù)字化的持續(xù)創(chuàng)新，3D打印技術(shù)必然會得到更為廣泛地研究和推廣，以促進產(chǎn)品設計更快、更好地發(fā)展。

作者簡介：張雨彤（1994-），女，漢族，湖北襄陽人，北京印刷學院，本科在讀，研究方向：工業(yè)設計、產(chǎn)品設計。