三維快速成型技術(shù)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響研究

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各個(gè)行業(yè)也隨著經(jīng)濟(jì)有了很好的發(fā)展，技術(shù)也有了很大的提高，快速成型技術(shù)作為制造業(yè)中新興的一種生產(chǎn)方式，已經(jīng)嶄露頭角，無論是在生產(chǎn)的時(shí)間還是成本上都占據(jù)著巨大的優(yōu)勢。本文就快速成型這一技術(shù)展開相關(guān)討論，簡述其應(yīng)用范圍和有哪些作用。

關(guān)鍵詞：快速成型；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；三維掃描；避免失誤；優(yōu)勢

1.引言

制造是一個(gè)相對復(fù)雜的過程，它需要利用各種制造資源來把有形的材料轉(zhuǎn)為生產(chǎn)者所預(yù)期的和消費(fèi)者能接受的有需求的產(chǎn)品，整個(gè)過程必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。制造技術(shù)的高低是制造行業(yè)中賴以生存和發(fā)展的核心，且是否擁有先進(jìn)的制造技術(shù)更是各個(gè)國家競相發(fā)展和競爭的重要部分，它將電子、信息、能源等方面的優(yōu)秀成品融合起來應(yīng)用于工業(yè)的整個(gè)流程中，包括設(shè)計(jì)、制作、銷售和回收等等，旨在追求最高的經(jīng)濟(jì)效益。在以前，要想在短時(shí)間內(nèi)完成一項(xiàng)成品，不僅需要建模、塑型、沖壓等，這就耗費(fèi)了很多時(shí)間，如遇到不規(guī)則的物品，更難以下手，所以快速成型技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，自1988年美國推出了這項(xiàng)技術(shù)并且逐漸地得到重視并迅速發(fā)展起來，使用多層制造和逐層疊加的方法，直接制造成樣品，省去了很多繁瑣的工序，也提高了效率，還可以節(jié)省一定的成本，這個(gè)過程也可以理解為“立體打印”。

2.快速成型技術(shù)在各階段的應(yīng)用

隨著這項(xiàng)技術(shù)的快速發(fā)展，其設(shè)備也越來越先進(jìn)，再加上相關(guān)軟件的日益完善，快速成型這一技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)重工業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，例如：航天業(yè)、汽車、家電等。一種全新的方式的出現(xiàn)改變了人們的生活。例如，在醫(yī)學(xué)修復(fù)方面，器官的再造技術(shù)越來越成熟，這對于外科手術(shù)真的是個(gè)好消息；在文化藝術(shù)類中，可以有效的進(jìn)行文物的修復(fù)和保存，還可以創(chuàng)作數(shù)字雕塑；從航空航天領(lǐng)域來講，通過快速成型技術(shù)來對空氣動(dòng)力學(xué)地面模擬的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改造，還對制造較為復(fù)雜和流線型強(qiáng)的模型很方便；也為風(fēng)洞的實(shí)驗(yàn)提供了更加有保障的硬件設(shè)施。

2.1產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)中包括各種環(huán)節(jié)，其中有一項(xiàng)就是產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)，對于新產(chǎn)品來說，時(shí)間消耗大、投入精力大、投入人力龐大、且具有高風(fēng)險(xiǎn)的特性，在快速成型技術(shù)迅速發(fā)展之后，在產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)之初就可以制造出三維的實(shí)體模型來，這比以往在圖紙上的二維圖形更加的直觀，更能感受到它的設(shè)計(jì)感，通過投放進(jìn)消費(fèi)者當(dāng)中，可以最快的獲取他們的評價(jià)，也為后期的制作方向做個(gè)鋪墊，有利于設(shè)計(jì)師根據(jù)消費(fèi)者的意愿做出更加合適的產(chǎn)品來，既提高了產(chǎn)品的質(zhì)量也提高了產(chǎn)品實(shí)施的成功率。

2.2產(chǎn)品的檢驗(yàn)

運(yùn)用快速成型技術(shù)，在較短的時(shí)間內(nèi)將電腦中的模型轉(zhuǎn)化為實(shí)物模型，在制作出來后，可以檢查其結(jié)構(gòu)是否合理，并對各樣品、零件進(jìn)行全方位的觀察和檢驗(yàn)，是否出現(xiàn)部件沖突、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理等狀況，尤其是在較為復(fù)雜的產(chǎn)品生產(chǎn)過程當(dāng)中，提早的將三維實(shí)物制造出來，對于一些問題盡早發(fā)現(xiàn)盡早解決，避免以后再發(fā)生更加嚴(yán)重的問題，也可以節(jié)約一些成本，還可以對產(chǎn)品進(jìn)行功能測試，也許會(huì)有新的發(fā)現(xiàn)。對于以往的技術(shù)來說，這項(xiàng)技術(shù)可謂是意義重大。

2.3模具設(shè)計(jì)過程

用現(xiàn)在的RP技術(shù)來制造模具，比以往傳統(tǒng)的數(shù)控加工模具要顯得更加的省時(shí)省力省成本，就拿發(fā)動(dòng)機(jī)泵殼的設(shè)計(jì)來說，按照以往的方式來制作的話，就必須要制作模具，這個(gè)過程不僅時(shí)間長，而且費(fèi)用很高，如若出現(xiàn)一點(diǎn)差錯(cuò)，整個(gè)就要重頭再來，對于時(shí)間和經(jīng)濟(jì)都是不小的損失，假如應(yīng)用RP技術(shù)的話，只需制作出塑料的模型，制作出蠟型，再經(jīng)過涂殼、加壓等一些步驟即可完成，不需要機(jī)器加工就可以運(yùn)行，且耗費(fèi)時(shí)間短，不僅環(huán)保還節(jié)約。

3.快速成型技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的作用

快速成型技術(shù)對于工業(yè)的發(fā)展可以說是革命性的推動(dòng)，尤其是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期以及在反復(fù)檢驗(yàn)的測試中發(fā)揮著不可替代的作用。

3.1可以有效的避免主觀出現(xiàn)失誤

一個(gè)新產(chǎn)品的誕生，在初期的設(shè)計(jì)中往往是設(shè)計(jì)師的主觀傾向占據(jù)絕大部分，通過這個(gè)快速成型技術(shù)，在設(shè)計(jì)的初期就可以見到模型，比只單純的看三維的設(shè)計(jì)圖還要來得直接，還可以更加清楚地看到它的缺陷和不足，并且能做到及時(shí)的更改和修正，對整體有個(gè)更加科學(xué)且符合大眾的評價(jià)，從而有效的提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

3.2可以提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率，縮短時(shí)間

針對一般的產(chǎn)品來說，要想進(jìn)行整機(jī)的裝配和驗(yàn)收必須要在模具檢查合格之后才行，這需要很長的一段時(shí)間，在應(yīng)用快速成型技術(shù)之后?？梢栽谀＞咧圃斓倪@個(gè)階段對產(chǎn)品的部件進(jìn)行裝配和試驗(yàn)，增大模具一次性過的幾率，這樣就可以有效地利用時(shí)間，節(jié)約時(shí)間，還可以增加成功幾率，多項(xiàng)工作共同進(jìn)行，使得最大限度的提高工作的效率。

3.3在產(chǎn)品開發(fā)的初級階段就可直接的看到模型

快速成型技術(shù)在模型制作方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，其制作出來的樣品更加的直觀，辨識度也較強(qiáng)。利用這一技術(shù)來制作模型，可以使顧客在產(chǎn)品的大量生產(chǎn)前就能欣賞到產(chǎn)品的各個(gè)細(xì)節(jié)和整體，并且能夠及時(shí)的收到客戶的反饋、評價(jià)和寶貴的意見，也給設(shè)計(jì)一方的工作人員有更可靠的依據(jù)。

3.4在設(shè)計(jì)階段對產(chǎn)品進(jìn)行功能性測試

利用快速成型技術(shù)制作出來的模型可以直接的進(jìn)行裝配檢查等一些真實(shí)的功能測試，例如：運(yùn)動(dòng)分析、空氣動(dòng)力分析……這樣就能夠在設(shè)計(jì)初期就對其進(jìn)行大的改造或者加以完善，對它的性能、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等都有個(gè)很好的分析和判斷。

4.總結(jié)

總的來說，快速成型技術(shù)在工業(yè)制造和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中是很重要的，這一技術(shù)不僅可以縮短制作的周期，節(jié)約成本，還可以在最早的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題并加以改正。目前，我國已針對3D打印制定了一些政策和目標(biāo)，并有意大力扶持和創(chuàng)立一些具有一定能力的制造類企業(yè)，還在全國各地開設(shè)了一批研究基地。由此看出，在不遠(yuǎn)的將來，伴隨著國家政策的保障，相關(guān)技術(shù)企業(yè)的敢于追求，和人們對新鮮技術(shù)或者事物的探究，快速成型技術(shù)必定會(huì)給社會(huì)的各個(gè)行業(yè)帶來巨大的變化。

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作者簡介：唐迪，貴州省遵義市，遵義師范學(xué)院講師。研究方向：工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)方向。