3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域應用的優(yōu)勢

摘 要：3D打印技術(shù)是近年來新興的技術(shù)類型，對傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了較大的影響與變革，也為設(shè)計工作的開展提供了新的方式。本文對3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域應用的優(yōu)勢進行研究。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域;應用優(yōu)勢

0 引言

近年來，在科學技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，3D打印技術(shù)獲得了快速的發(fā)展，作為一種新技術(shù)獲得了人們的關(guān)注，在產(chǎn)品設(shè)計等方面獲得了顯著的效果。為了更好地應用技術(shù)，要充分把握其應用優(yōu)勢，結(jié)合行業(yè)特點應用好技術(shù)，不斷提升產(chǎn)品設(shè)計水平。

1 對產(chǎn)品設(shè)計的影響

在產(chǎn)品設(shè)計當中，結(jié)構(gòu)與形體設(shè)計是重要的組成部分，也將直接對產(chǎn)品美觀產(chǎn)生影響。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，使得工業(yè)設(shè)計從之前傳統(tǒng)生產(chǎn)的大規(guī)模、批量化向個性化模式轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品設(shè)計因此具有更大的可能性與更多的方向。其高效率、復雜結(jié)構(gòu)、低成本、無銜接與一次成型特征，都能夠使其在造型、結(jié)構(gòu)等方面具有更多的創(chuàng)新空間。第一，產(chǎn)品造型。如今的產(chǎn)品設(shè)計并不局限于已知的領(lǐng)域，而是在材料、工藝、技術(shù)等方面不斷創(chuàng)新。3D打印技術(shù)出現(xiàn)后，產(chǎn)品在生產(chǎn)方式上已經(jīng)不再限制設(shè)計時的想象力，在創(chuàng)新產(chǎn)品形態(tài)的情況下，產(chǎn)品造型也有了創(chuàng)新。此時，產(chǎn)品在設(shè)計當中具有多元化特點，能夠有效地增強產(chǎn)品的美學屬性，這可以說迎合了流行趨勢，在造型方面，高度重視藝術(shù)化審美體驗，這對消費者的審美水平具有十分積極的意義。第二，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。能夠一次成型、無銜接是3D打印技術(shù)的主要特點，面對很多嵌套結(jié)構(gòu)以及復雜造型，不再需要經(jīng)過組裝以及開模的過程。在傳統(tǒng)制作中，經(jīng)常會存在焊接結(jié)構(gòu)，并因此使產(chǎn)品具有不穩(wěn)定性;而應用3D打印技術(shù)，則能夠有效消除焊接結(jié)構(gòu)，以此提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性，不僅能夠提升產(chǎn)品的可靠性、結(jié)構(gòu)強度，也能夠有效地提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

2 應用優(yōu)勢

在產(chǎn)品設(shè)計中，3D打印技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)在：第一，縮短成型周期。在如今社會發(fā)展的過程中，人們的消費水平不斷提升，并因此使產(chǎn)品的更新速度更快，以此更好地滿足市場的需求。在以往的產(chǎn)品制作中，從開始對方案的設(shè)計到最終成品的上市，需要經(jīng)過一個較為煩瑣且復雜的過程，如在設(shè)計方案確定完成后，需要制作模具才能形成最終的產(chǎn)品，而在該過程中，也將在增加產(chǎn)品成本的情況下，使產(chǎn)品的生產(chǎn)周期得到延長，并因此需要考慮產(chǎn)品連接等方面的處理。這些問題的存在，都將大幅度增加產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。而在合理應用3D打印技術(shù)的情況下，則能夠幫助企業(yè)有效縮短產(chǎn)品的成型周期，幫助企業(yè)獲得更好的市場份額。第二，打破思維局限。3D打印技術(shù)具有一體成型的特征，能夠較好地實現(xiàn)復雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品設(shè)計目標，有效提升產(chǎn)品制作的可能性。在實際工作中，設(shè)計人員可以在三維軟件中制作完整的產(chǎn)品模型，以STL文件格式導出，以此輸出打印機文件，即可以等待打印產(chǎn)品。對于3D打印產(chǎn)品來說，其并非是普通實心的，而是由大量三角形堆積形成的蜂窩狀，當其具有較小面時，能夠獲得更為精細的物體。在這種情況下，能夠以簡單的方式實現(xiàn)復雜的結(jié)構(gòu)與造型，在沒有條件限制的情況下，設(shè)計人員不受約束，能更好地發(fā)揮自身的想象力，獲得傳統(tǒng)工藝技術(shù)無法獲得的設(shè)計作品。第三，節(jié)約研發(fā)成本。在如今市場快速發(fā)展、競爭比較激烈的情況下，相關(guān)產(chǎn)品要能夠在此過程中快速更新?lián)Q代。要想對產(chǎn)品進行大規(guī)模的設(shè)計制作，與生產(chǎn)模具的設(shè)計是分不開的，而在每次設(shè)計模具中，都將耗費較高的設(shè)計開發(fā)成本，如果模具在開發(fā)后形成的產(chǎn)品在銷量上存在不足，則將因此為企業(yè)發(fā)展帶來較大的損失。應用3D打印技術(shù)能夠改變傳統(tǒng)生產(chǎn)銷售模式，即先通過3D打印技術(shù)開發(fā)新產(chǎn)品，之后嘗試將產(chǎn)品投放到市場上，看其是否能夠滿足市場的需求，再結(jié)合市場反響與結(jié)果開發(fā)模具、批量生產(chǎn)或者升級產(chǎn)品。同時，在機械領(lǐng)域，3D打印技術(shù)在實際應用中與模具制作也互為補充，能夠在有效降低成本的基礎(chǔ)上，提升企業(yè)的生產(chǎn)效率，最大限度地降低模具在產(chǎn)品生產(chǎn)中的損失與不確定性。此外，3D打印技術(shù)還能夠與網(wǎng)絡(luò)連接，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，以便利的方式在異地打印，以此有效減少物流費用。可以說，該技術(shù)在實際應用中能夠有效地降低工業(yè)設(shè)計和制造成本，有效地提升產(chǎn)品設(shè)計的全面性、創(chuàng)意性。

3 主要應用方向

3.1 產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域

契合度高是3D打印技術(shù)的主要特點，并因此在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域得到了廣泛的應用。在實際的產(chǎn)品設(shè)計中，在紙面設(shè)計工作完成后，設(shè)計人員就會制作產(chǎn)品的模型。受到傳統(tǒng)材料的特性的影響，需要耗費較長的時間制作模型，且無法保證制作精度。而應用3D打印技術(shù)，就能夠有效解決這個問題，設(shè)計人員在建立模型后，即能夠?qū)ζ溥M行直接打印，所用時間更少，且具有更高的制作精度，在一次成型的情況下，減少利用材料，有效減少了傳統(tǒng)材料制作中造成的浪費。在實際制作產(chǎn)品時，該技術(shù)也能以精準、快速的方式制作樣品，在有效減少研發(fā)費用、開發(fā)周期的基礎(chǔ)上，便于企業(yè)更好的運作與生產(chǎn)。

3.2 機械制造領(lǐng)域

無銜接、一體成型是3D打印技術(shù)的主要優(yōu)勢，使其在機械制造領(lǐng)域具有較高的應用價值。在實際打印當中，成品很少對部件進行分割，并因此使不同部件間具有較強的關(guān)聯(lián)性，體現(xiàn)出明顯的整體性。尤其是對于需求量較少，且對精度有較高要求的零件來說，更適合通過3D打印技術(shù)直接成型。同時，需要注意到，3D打印技術(shù)在實際應用當中也具有一定的局限性，受到材料藝術(shù)的限制，在使用的打印材料方面較多為金屬，因此在實際打印中，即需要經(jīng)過一個熔化金屬材料、逐層疊加的過程，并因此需要較多的制造時間與成本。而對于3D打印技術(shù)優(yōu)勢來說，更體現(xiàn)在解決復雜結(jié)構(gòu)問題以及具有較大難度的問題中。目前，經(jīng)常使用的方式就是將3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)數(shù)控機床結(jié)合起來應用，在復合加工、各自發(fā)揮優(yōu)勢的情況下開發(fā)新產(chǎn)品。

3.3 醫(yī)學領(lǐng)域

在多年發(fā)展的過程中，醫(yī)療水平不斷提升。在3D打印技術(shù)出現(xiàn)之初，人們即在醫(yī)學方面的應用進行了積極的研究與探討，并取得了一定的成果。例如，可以醫(yī)學視頻資料為基礎(chǔ)，通過3D打印技術(shù)打印人體感官模具，這在外科手術(shù)活動中具有較高的價值。在國外，3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域也獲得了一定的發(fā)展，在人體軟體組織、內(nèi)部器官等方面已經(jīng)取得了一定的成果。該技術(shù)能夠?qū)ρ例X、骨骼等進行打印。在義肢打印中，使用3D打印技術(shù)不僅不需要開發(fā)模具，且具有較快的成型速度。此外，也有研究人員使用3D打印技術(shù)打印出無菌牙齒，能夠在不受細菌影響的情況下，有效防止蛀牙情況的發(fā)生。可以預見，在3D打印技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，其在醫(yī)學領(lǐng)域還將獲得更好的發(fā)展。

3.4 個性產(chǎn)品領(lǐng)域

3D打印技術(shù)優(yōu)勢也使其具有了新的產(chǎn)業(yè)方向。在個性產(chǎn)品制造當中，其在應用中即能夠制作出很多復雜的造型，使設(shè)計人員以此具有更大的發(fā)揮空間，在不受傳統(tǒng)限制的情況下，以不同方式展現(xiàn)。該使設(shè)計制作工作不再局限于工廠、工作室等領(lǐng)域，只要能夠在電腦的三維軟件當中繪制獲得，每個人都能夠成為設(shè)計師，以此使個性化產(chǎn)品領(lǐng)域獲得新的生命力。

4 結(jié)語

本文對3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的應用優(yōu)勢進行了研究?？梢哉f，3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，有效地突破了傳統(tǒng)設(shè)計在造型、結(jié)構(gòu)方面的限制，使設(shè)計人員能夠充分發(fā)揮自身的創(chuàng)作靈感。在未來的發(fā)展中，需要做好該技術(shù)的研究與應用，使3D打印技術(shù)在我國產(chǎn)品設(shè)計中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻：

[1] 邱杰.以3D打印技術(shù)為依托的產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)課程分析[J].智庫時代，2019（38）.

[2] 楊藝. 3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的應用與發(fā)展研究[J].傳播力研究，2018（12）.

[3] 盧舒心.利用3D打印技術(shù)進行創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)[J].湖北農(nóng)機化，2018（07）.

[4] 薛淞，童強，張雪，吳健，孫茂銀，吳澤宏.基于輪廓失效激光3D打印技術(shù)的金屬工藝品鑄造技術(shù)[J].特種鑄造及有色合金，2017（12）.

作者簡介：任文蕾（1998—），女，山東濰坊人，山東科技大學藝術(shù)與設(shè)計學院2017級工業(yè)設(shè)計專業(yè)本科在讀，研究方向：工業(yè)設(shè)計。