3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用與發(fā)展研究

隨著科技的發(fā)展，人們已經(jīng)越來越熟悉3D打印技術(shù)，同時也發(fā)揮著非常重要的作用，并且在更多領(lǐng)域進(jìn)行嘗試，尤其在產(chǎn)品設(shè)計和數(shù)字化設(shè)計等方面都獲得顯著的效果，影響到新產(chǎn)品開開發(fā)。3D打印技術(shù)屬于一種全新的工業(yè)技術(shù)，可以促進(jìn)制造業(yè)更好的發(fā)展。當(dāng)前很多國家都在積極的利用3D打印技術(shù)，促使3D打印技術(shù)更加深入的走入到人們的生活當(dāng)中。

一、3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用的原因

(一)產(chǎn)品開發(fā)的需要

在手板制作當(dāng)中利用3D打印機(jī)，但是很多企業(yè)在整個產(chǎn)品開發(fā)過程中融入3D打印技術(shù)。如果設(shè)計產(chǎn)品的初級階段，設(shè)計師為了明確自己的設(shè)計理念的可行性，可能會一邊設(shè)計一邊將產(chǎn)品部件打印出來，如果發(fā)現(xiàn)了問題，他們就會立即將設(shè)計進(jìn)行設(shè)計，不能在設(shè)計完成了整個產(chǎn)品之后才進(jìn)行修改。利用3D打印技術(shù)，可以節(jié)省更多的是時間和資金，并且對于設(shè)計參數(shù)隨時進(jìn)行修改。

產(chǎn)品設(shè)計不僅是設(shè)計團(tuán)隊(duì)的工作，企業(yè)為了保證產(chǎn)品豐富和市場需求，市場和銷售人員需要提供意見，設(shè)計師和工程師共同研發(fā)新產(chǎn)品。3D打印技術(shù)有利于溝通這些部門，將設(shè)計打印出來，一起討論，雖然市場和銷售人員不產(chǎn)品，但是也可以一起參與到討論當(dāng)中。

(二)生產(chǎn)過程需要

企業(yè)在制作模具的過程中通常都利用3D打印技術(shù)協(xié)助，制作傳統(tǒng)模具的過程比較費(fèi)時，成本花費(fèi)時間也長，成本也較大，利用3D打印技術(shù)可以讓給首先制作出模型，通過檢查可以將正式模具制作出來，避免制模過程中出現(xiàn)差錯，進(jìn)而出現(xiàn)浪費(fèi)的問題。利用3D打印技術(shù)可以幫助企業(yè)直接制作出吸塑膜，很多企業(yè)開始利用3D打印技術(shù)制作最終的產(chǎn)品，并且提供出增值服務(wù)。企業(yè)需要利用減材生產(chǎn)方式，利用3D打印技術(shù)，保證每個工序都可以節(jié)省成本，在產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)方面也不會出現(xiàn)錯誤，避免承受額外的成本。

(三)市場推廣的需要

產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)在市場銷售推廣的過程中，要包裝好自己的產(chǎn)品，這樣才可以吸引客戶的注意。利用3D打印技術(shù)可以使企業(yè)產(chǎn)品更具獨(dú)特性。產(chǎn)品設(shè)計公司利用3D打印技術(shù)，可客戶可以先拿到3D模型，客戶全面了解之后再覺得是否確認(rèn)訂單?？蛻艚佑|了實(shí)物，可以對于企業(yè)的產(chǎn)品更具信息。3D打印可以減少企業(yè)出現(xiàn)問題，保證客戶獲得優(yōu)秀的產(chǎn)品，這樣一來售后服務(wù)壓力也會由此減少，提高客戶對于企業(yè)產(chǎn)品的信息，使客戶忠實(shí)度不斷得到提高。

二、3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)中的應(yīng)用

(一)降低制造和生產(chǎn)以及管理等方面的成本

因?yàn)?D打印技術(shù)具備增材制造的特點(diǎn)，這樣有利于節(jié)省制造材料。3D打印技術(shù)的成型方式比較特殊，因此在制造過程中可以省略傳統(tǒng)加工方式當(dāng)中的削、切、車等，以產(chǎn)品造型和結(jié)構(gòu)等特定，按照需求提取材料，這樣可以避免產(chǎn)生廢料。

因?yàn)?D打印技術(shù)的產(chǎn)品可以快速成型，因此可以減少很多的生產(chǎn)單時間，和傳統(tǒng)成型方式進(jìn)行比較，3D打印技術(shù)無需利用道具和模型，計算機(jī)給予命令，就可以生成想要的造型，加工工序得到省略，同時加工周期也得到縮短，如果產(chǎn)品的造型結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其快速成型的特性也會變得更加明顯。

3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程中的自動化，繼而降低了人工成本。利用3D打印技術(shù)可以通過數(shù)字文件，直接制作出模型，在電腦上發(fā)送制作命令，打印機(jī)就可以自動打印模型。整個打印過程自動化很強(qiáng)，無需工作人員值守，對比傳統(tǒng)的制造流程，人工成本得到大幅度的降低。

(二)打破傳統(tǒng)設(shè)計的思維局限性

3D打印技術(shù)具有一體成型的特點(diǎn)，可以制造很多復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，同時也大大增加了制作可能性，設(shè)計師利用計算機(jī)在三維軟件當(dāng)中做出完整模型，要保證模型不能出現(xiàn)破損等問題，利用STL文件格式導(dǎo)出，有打印機(jī)文件輸出。3D打印的產(chǎn)品都不是實(shí)心的，主要是由三角形推擠成的蜂窩狀，三角形的面積比較小，因此打印出來的物體就會更加精細(xì)。因此利用簡單的方式可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的造型和結(jié)構(gòu)，如果沒有條件限制，那么就可以充分發(fā)揮出設(shè)計師對于產(chǎn)品形態(tài)的想象，這些都是傳統(tǒng)手工藝技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的。

(三)縮短了產(chǎn)品的成型周期

人們的消費(fèi)水平越來越高，因此產(chǎn)品更新速度也越來越快，這樣才可以更好的使用市場，針對傳統(tǒng)的產(chǎn)品制作模式，在產(chǎn)品的設(shè)計到上市過程是比較復(fù)雜和繁瑣的，確定了設(shè)計方案之后，就要制作最終的產(chǎn)品，制作模具的過程中會組呢宮頸癌產(chǎn)品成本，使產(chǎn)品生命周期不斷延長，同時需要主力處理產(chǎn)品的連接等細(xì)節(jié)問題，這些也會使產(chǎn)品的生產(chǎn)周期得到增加。科學(xué)合理的利用3D打印技術(shù)，可以幫助企業(yè)有效的縮短產(chǎn)品周期，這樣企業(yè)才可以占據(jù)市場更大的份額。

(四)節(jié)省了產(chǎn)品的研發(fā)成本

當(dāng)今時代消費(fèi)較為快速，因此產(chǎn)品也需要更加快速的更新?lián)Q代，實(shí)施大規(guī)模制作，這就需要利用生產(chǎn)模具，但是其設(shè)計開發(fā)的成本比較高，開發(fā)模具之后，如果產(chǎn)品銷量比較差，那么企業(yè)就要承受很大的經(jīng)濟(jì)損失。利用3D打印技術(shù)可以改變這種生產(chǎn)模式，利用3D打印技術(shù)開發(fā)出新的產(chǎn)品，并且在市場上嘗試投放，明確是否符合市場需求，以此為依據(jù)決定是否開發(fā)模具，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級和批量生產(chǎn)。3D打印技術(shù)和模具制作可以相互補(bǔ)充，將成本有效的降低，使企業(yè)生產(chǎn)效率得到提高，同時降低模具風(fēng)險和損失。利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆奖阈裕ㄟ^3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，在異地直接打印，這樣可以減少物流的運(yùn)輸費(fèi)用。利用3D打印技術(shù)可以使工業(yè)設(shè)計的制造成本不斷降低，使產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)意性和全面性得到提升。

(五)攻破技術(shù)難題

產(chǎn)品在成型過程中，因?yàn)?D打印技術(shù)具備分層制造的成型方式，因此可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品造型的一體成型。很多產(chǎn)品的造型比較負(fù)責(zé)，無需再實(shí)施開模和組裝，制作工藝也不會限制設(shè)計師的創(chuàng)意思維，促進(jìn)藝術(shù)創(chuàng)作的發(fā)展，使作品造型更加美觀和多樣。

在修復(fù)舊物的過程中，一些零配件生產(chǎn)周期比加長，也存在較大的工作難度，在大型工業(yè)設(shè)備當(dāng)中，常用零件的使用頻率比較高，因此也很容易被損壞，這樣一來工作進(jìn)度就會由此受到影響。利用3D打印技術(shù)，計算機(jī)軟件結(jié)合實(shí)際存儲，確定數(shù)字模型，再利用金屬材料打印出零配件，這些零配件具有很高的強(qiáng)度和尺寸匹配，同時也可以進(jìn)行替換，促使工作正常的進(jìn)行下去。

三、3D打印技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的發(fā)展

(一)更多的材料選擇

當(dāng)前3D打印技術(shù)普遍利用塑料打印材料熔融沉積成型技術(shù)，因此市場上產(chǎn)品非常豐富，因此不會單純利用塑膠，金屬也是應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)品材質(zhì)。金屬3D打印機(jī)的價格比較高，因此產(chǎn)品后續(xù)處理過程也非常繁復(fù)，因此不適于中小企業(yè)引入。引進(jìn)當(dāng)今3D打印行業(yè)的最后總是的發(fā)展方向就是實(shí)現(xiàn)金屬3D打印的普及化。

(二)更快打印速度

3D打印技術(shù)需要更快打印速度，雖然3D打印技術(shù)可以節(jié)省企業(yè)大量的成本和實(shí)踐，但是很多企業(yè)仍舊希望3D打印技術(shù)進(jìn)一步提高打印速度，這樣企業(yè)才可以更快的制作的制作產(chǎn)品樣板，國內(nèi)外3D打印研發(fā)團(tuán)隊(duì)提升3D打印速度，未來3D打印可以在十分鐘之內(nèi)完成打印工作，加強(qiáng)銷售模式。

(三)提高打印質(zhì)量

3D打印的打印質(zhì)量有待提高，但是當(dāng)前3D打印仍舊廣泛利用FDM技術(shù)，通過層層堆積原理制作出來，因此在表面可能會出現(xiàn)絲狀紋理。因此很多科學(xué)家開始利用軟件算法，對于材料表面實(shí)施二次光滑處理，在未來發(fā)展過程中，3D打印制作出來的3D打印模型會呈現(xiàn)出更高的精度。

四、結(jié)束語

在產(chǎn)品設(shè)計方面利用3D打印技術(shù)，可以使產(chǎn)品開發(fā)環(huán)節(jié)不斷縮短，將工作效率和質(zhì)量不斷得到提高。但是3D打印技術(shù)也存在一定的不足，需要不斷探索和研究，改善存在的弊端。更好的利用3D打印技術(shù)，提高企業(yè)設(shè)計和圣餐效率，使企業(yè)競爭力由此得到提高。

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