3D打印技術(shù)的發(fā)展對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響

摘 要：隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，3D打印技術(shù)不斷成熟，給產(chǎn)品設(shè)計(jì)的理念、形式以及標(biāo)準(zhǔn)都帶來了革命性的影響。本文將從設(shè)計(jì)師的理念與標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品生產(chǎn)形式的變革、以及獨(dú)立設(shè)計(jì)師覺醒等方面分析3D打印技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響，并在探索3D打印技術(shù)發(fā)展方向的基礎(chǔ)上提出了產(chǎn)品設(shè)計(jì)在3D打印時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：3D打印;產(chǎn)品設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)平民化;思維;需求;獨(dú)立設(shè)計(jì)師;最優(yōu)化;未來

1. 3D打印的新紀(jì)元

1.1 3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)是一種通過材料逐層添加制造三維物體的變革性技術(shù)，它將信息、材料、生物、控制等技術(shù)融合滲透，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)模式與人類設(shè)計(jì)生活等方式產(chǎn)生了重要的影響。通過軟件的設(shè)計(jì)圖紙是3D打印的大腦。正像紙筆手繪是工匠在制造手工作品過程中的靈魂，設(shè)計(jì)文件指導(dǎo)3D打印機(jī)如何打印。設(shè)計(jì)軟件和3D打印技術(shù)的共同飛躍改變了人們?cè)O(shè)計(jì)與制造物體的方式，它們的結(jié)合使一切皆有可能。

1.2 ?3D打印在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）制造復(fù)雜細(xì)節(jié)。對(duì)于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品而言，設(shè)計(jì)要符合技術(shù)要求，以往設(shè)計(jì)都盡量避免復(fù)雜的細(xì)節(jié)，但對(duì)于3D打印來說，制造沒有復(fù)雜簡(jiǎn)單之分，只要設(shè)計(jì)輸入設(shè)計(jì)軟件，同樣體積但細(xì)節(jié)復(fù)雜很多的產(chǎn)品，制造時(shí)間不會(huì)增加，質(zhì)量效果也都不會(huì)降低。

（2）制造多樣產(chǎn)品。生產(chǎn)一個(gè)種類的產(chǎn)品，以往都是配合一整套的工廠設(shè)備，或以配件形式生產(chǎn)再進(jìn)行裝配，這樣的生產(chǎn)形式對(duì)設(shè)計(jì)的局限性非常大，3D打印打破了這種局限性，在一臺(tái)3D打印機(jī)上即可生產(chǎn)各種各樣的產(chǎn)品，無需設(shè)計(jì)配合工廠技術(shù)要求，工廠設(shè)備也無需遷就設(shè)計(jì)。

（3）材料自由組合。對(duì)傳統(tǒng)制造機(jī)器而言，在切割或模具成型過程中不能輕易地將多種原材料融合在一起，因此很難將多種材料集合在一個(gè)產(chǎn)品上。隨著多元材料3D打印技術(shù)的發(fā)展，將不同原材料融合在一起不再成為難事。

（4）設(shè)計(jì)空間無限。傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師的想法必須適應(yīng)批量生產(chǎn)的要求，符合各種設(shè)計(jì)要求。但利用3D打印的情況下，這些局限都可以突破，設(shè)計(jì)師的思維得到最廣闊的延伸，設(shè)計(jì)空間也得到了跨世紀(jì)的擴(kuò)展。

正是由于這些打破傳統(tǒng)局限性的優(yōu)勢(shì)，3D打印技術(shù)徹底顛覆了產(chǎn)品的制造方式，使制造業(yè)向智能化不斷演變，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)開辟了新紀(jì)元。

2. 3D打印時(shí)代的產(chǎn)品設(shè)計(jì)

2.1傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的局限

產(chǎn)品是我們每個(gè)人賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，產(chǎn)品的品質(zhì)總是維系著人們的生活質(zhì)量。一件高品質(zhì)的產(chǎn)品必然會(huì)給使用者帶來物質(zhì)生活和精神生活方面的雙重享受。隨著人們生活水平的日益提高和物質(zhì)的不斷豐富，人們更加渴望擁有高品質(zhì)的產(chǎn)品，而產(chǎn)品設(shè)計(jì)是提高產(chǎn)品品質(zhì)的唯一途徑。

傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)依賴工廠，制造產(chǎn)品的資格掌握在特定人手中，大批量、少品種的特點(diǎn)無法改變。設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品的個(gè)性化設(shè)計(jì)一旦與制造技術(shù)產(chǎn)生差異，那么設(shè)計(jì)出的再好的產(chǎn)品也頂多出現(xiàn)在設(shè)計(jì)圖紙上。并且，當(dāng)設(shè)計(jì)師習(xí)慣于受到技術(shù)手段的壓制，就會(huì)思路閉塞，磨滅個(gè)性。

傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)程序復(fù)雜，前期準(zhǔn)備階段既要考慮資金、能源、技術(shù)、材料、設(shè)備，還有企業(yè)有無足夠的時(shí)間來開發(fā)產(chǎn)品，有無合適的設(shè)計(jì)人才等等各種繁瑣的限制。那些不符合技術(shù)要求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，都被拒之門外。為了追求大規(guī)模生產(chǎn)，消費(fèi)者所使用的產(chǎn)品成了一模一樣的格式化產(chǎn)品，滿足不了他們的個(gè)性化和多樣化需求，使人們的生活千篇一律，阻礙設(shè)計(jì)的發(fā)展。

2.2 3D打印時(shí)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的突破

3D打印技術(shù)改變了原來傳統(tǒng)的機(jī)械制造手段，為設(shè)計(jì)者直接實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)概念提供了十分便捷的途徑。通過3D打印，只要你能想得到，就能設(shè)計(jì)和打印，大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程。設(shè)計(jì)師的理念與標(biāo)準(zhǔn)從傳統(tǒng)的小心翼翼、顧客至上、接受技術(shù)要求限制轉(zhuǎn)變?yōu)榇竽憚?chuàng)新、追求人性化、超越技術(shù)要求限制。設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)活動(dòng)更加自由、高效，3D打印在設(shè)計(jì)界掀起了一場(chǎng)轟轟烈烈的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。

在3D打印時(shí)代，制造產(chǎn)品的資格掌握在每個(gè)擁有3D打印機(jī)的人手中。產(chǎn)品生產(chǎn)形式不再受大批量生產(chǎn)的技術(shù)限制。產(chǎn)品制作過程中，在需要鉆模、夾具、測(cè)量?jī)x器、樣品、模型、壓鑄模等工具時(shí)，都可以通過產(chǎn)品打印設(shè)備制作3D 打印技術(shù)，可以加速生產(chǎn)開發(fā)流程，最優(yōu)化產(chǎn)品性能，使制造者可以設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)精密、質(zhì)量高、符合人性化的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品生產(chǎn)的效率。

3D打印將不再是專業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師制作模型的工具，而變成了大眾都可以使用甚至擁有的桌面制造工具，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的模式發(fā)生了巨大的變化。隨著技術(shù)的進(jìn)步，3D打印技術(shù)會(huì)變得更加容易甚至不需要建模也能進(jìn)行制造，設(shè)計(jì)便不再是一小群人的專利，每個(gè)有想法的人都能成為設(shè)計(jì)師。獨(dú)立設(shè)計(jì)師、民間設(shè)計(jì)師將像工業(yè)革命之前手工藝作坊里的工匠一樣遍及世界的各個(gè)角落。

3. 3D打印時(shí)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的未來

（1）高精度與家用化。3D打印作為機(jī)器的發(fā)展趨勢(shì)中，精度的提高是必然的。人們對(duì)3D打印的需求也是顯而易見的，在各方面都有大量需求，所以3D打印將不斷往家用化、便攜式發(fā)展。產(chǎn)品設(shè)計(jì)隨之更注重細(xì)節(jié)，品質(zhì)升高，更符合人性化需求，精致美觀感性。

（2）控制材料構(gòu)成。當(dāng)3D打印機(jī)可以通過新的方式將原材料加以混合，新型材料就會(huì)出現(xiàn)，我們將能夠用不同的材料制作材料，材料制造過程將會(huì)擺脫傳統(tǒng)的先制造單個(gè)零件后組裝的弊端。這無疑為設(shè)計(jì)帶來了新的題材，不同部位設(shè)計(jì)為不同材質(zhì)的產(chǎn)品可以直接從3D打印機(jī)中打印出來，更適合產(chǎn)品的材料將會(huì)被3D打印機(jī)創(chuàng)造出來。

（3）控制產(chǎn)品行為。將程序編進(jìn)材料，使其具備我們所需要的功能，我們不再打印被動(dòng)的零部件和材料，而是打印能夠感知、反應(yīng)、計(jì)算和運(yùn)動(dòng)的綜合的主動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)這一天來臨時(shí)，我們就可以直接得到做好的、可以使用的產(chǎn)品。產(chǎn)品設(shè)計(jì)不再需要繁瑣的流程，檢測(cè)工作可以輕松進(jìn)行，效率顯著提高。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)會(huì)隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展同步更新，產(chǎn)品設(shè)計(jì)隨之向精細(xì)、人性化、高效的方向發(fā)展，詮釋產(chǎn)品的個(gè)性化和高品質(zhì)的設(shè)計(jì)理念。

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作者簡(jiǎn)介：趙一亭（1995-）女，漢族，河南南陽(yáng)人，現(xiàn)為鄭州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)2013級(jí)本科生。