淺談3D打印筆在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用

姜佳良 葉燕斐

摘 ? 要：隨著科技的不斷進(jìn)步，3D打印技術(shù)成為當(dāng)前發(fā)展的主要打印手段，3D打印筆是基于3D打印技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的一種打印工具，更為便捷，操作簡單，逐步成為各行各業(yè)各個領(lǐng)域的主流打印技術(shù)，本文主要對3D打印筆的發(fā)展以及技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行介紹，并針對在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用展開探討。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù) ?3D打印筆 ?產(chǎn)品設(shè)計

中圖分類號：TU201.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）08（b）-0076-02

產(chǎn)品的設(shè)計是一項復(fù)雜的工作，從產(chǎn)生設(shè)計想法開始，繪制草圖，設(shè)計方法，以及結(jié)構(gòu)的確定，前期準(zhǔn)備工作需要大量的嘗試。在這個過程中，設(shè)計師需要利用3D建模技術(shù)來證明個人設(shè)計的合理性與可實現(xiàn)性，需要通過多次嘗試，會大大消磨設(shè)計者的想法，降低工作效率，但是應(yīng)用3D打印筆可以大大提高工作效率，調(diào)動設(shè)計思維，更為便利地創(chuàng)設(shè)出各種設(shè)計條件，將建模中存在的難點(diǎn)問題輕松化解，突顯了技術(shù)優(yōu)勢。

1 ?3D打印技術(shù)概述

1.1 3D打印技術(shù)原理

3D打印技術(shù)的工作原理與普通打印機(jī)基本相同，我們?nèi)粘Ｉ钪兴鶓?yīng)用的打印機(jī)主要是打印一些平面物體，通過電腦連接實現(xiàn)打印，3D打印機(jī)通過應(yīng)用特殊材料將計算機(jī)上的設(shè)計圖紙打印成實物，因為3D打印機(jī)的打印材料是金屬陶瓷等各種材料，所以能夠呈現(xiàn)出實物的形式，而且3D打印機(jī)的工作范圍尤為廣泛，可以打印機(jī)器人，打印模具，甚至是食物，以及近年來所說的3D打印假肢等等，是一項新型的打印技術(shù)。

1.2 3D打印筆

3D打印筆是3D打印技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是當(dāng)前市場上應(yīng)用最為廣泛的一種，當(dāng)前的3D打印筆主要有兩大類：一種是熔融擠出式，一種是光固化式。兩種方式在材料以及針對性上存在不同，熔融擠出式是以塑料線材作為原料，主要是通過筆內(nèi)的加熱過程將塑料線材融化，再將融化的材料擠出來，實現(xiàn)自然冷卻固化成型;光固化式則是以光敏樹脂液體作為原料，不用通過加熱直接擠出，再通過紫外光的作用完成固化成型的過程。當(dāng)前市場上3D打印筆的兩種主要形式發(fā)展逐步完善，使用者根據(jù)不同需求進(jìn)行選擇，在操作上也給了使用者更多的思維發(fā)散機(jī)會，逐漸成為概念設(shè)計上不可缺少的專業(yè)設(shè)備。

2 ?3D打印筆在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 3D打印筆在建筑設(shè)計上的應(yīng)用

建筑設(shè)計是一個受到諸多因素影響的創(chuàng)作過程，要綜合考慮到不同地理環(huán)境下設(shè)計的可行性。以前建筑樣品的制作方法，通常是通過手工建模，只能將最基本的設(shè)計展示出來，沒辦法滿足設(shè)計者更加高水平的設(shè)計。近年來3D打印技術(shù)的發(fā)展，3D打印筆繪制建筑模型展示上有了更為豐富的設(shè)計，3D打印筆繪制建筑模型如圖1所示，大型場館或者設(shè)施都運(yùn)用了3D打印的技術(shù)，打印出的初期的設(shè)計建筑效果的展示也更為貼近設(shè)計師意愿的表達(dá)，設(shè)計師們以及工程師逐漸地都在應(yīng)用3D打印機(jī)來制作建造的外形。更為精確的數(shù)據(jù)更是降低了建筑設(shè)計修改的幾率，運(yùn)用3D技術(shù)不僅能夠降低費(fèi)用也能保護(hù)環(huán)境，節(jié)約時間，激發(fā)了設(shè)計者的創(chuàng)作欲望。

2.2 3D打印筆在商品設(shè)計上的應(yīng)用

商品設(shè)計最終面向的是市場，效益是企業(yè)所追求的，一件物品的設(shè)計要綜合考慮能耗以及實用度等因素，物品形狀越復(fù)雜，工藝投入就會更多，成本也是隨之提升的，但是3D打印筆的出現(xiàn)，物品的形狀不會對成本投入帶來負(fù)擔(dān)，將設(shè)計呈現(xiàn)為實物也只需要3D打印筆的使用，3D打印的費(fèi)用只是按照材料成本和時間成本以及機(jī)器損耗成本進(jìn)行計算的，多復(fù)雜的物品，只要材料足夠，都能在短時間內(nèi)呈現(xiàn)出來，如果設(shè)計上存在問題也能及時進(jìn)行修改，然后進(jìn)行打印，不會造成負(fù)擔(dān)，商品設(shè)計的時間縮短，效率提升，也能減少前期投入，帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 3D打印筆在文化創(chuàng)意上的應(yīng)用

人們對于個性的追求是引領(lǐng)市場發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)，每個人都希望自己的物品是特殊的，存在特點(diǎn)的。3D打印筆的出現(xiàn)，每個人都有創(chuàng)作的途徑，通過自行查詢資料，將自己的創(chuàng)意變?yōu)閷嵨?，不需要?jīng)過工廠、經(jīng)過多個大型設(shè)備制作出來，只需要把自己想要的創(chuàng)意用軟件繪制，用3D打印筆打印出來。首先這是對個人創(chuàng)意的尊重，時間上和成本上都在個人接受范圍內(nèi)，而且3D打印技術(shù)能夠?qū)⑾敕ㄒ愿叩木群唾|(zhì)量表現(xiàn)出來，滿足設(shè)計的多樣性，滿足思維的多面性，3D打印筆打印文化創(chuàng)意作品如圖2所示。

3 ?3D打印筆在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的意義

3.1 3D打印筆的總體應(yīng)用

產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用3D打印技術(shù)，將設(shè)計思維以實物的形式展現(xiàn)出來，在設(shè)計新的商品的過程中，3D打印技術(shù)的發(fā)展，是更多地依靠科技實現(xiàn)建模的立體，實現(xiàn)設(shè)計的多樣性，3D打印技術(shù)的應(yīng)用可以更加直接、精準(zhǔn)地把設(shè)計想法逐漸轉(zhuǎn)變成有著諸多功能的實物樣品，這樣不但能夠使開發(fā)的時間減少，同時還能夠使開發(fā)費(fèi)用逐漸減少，也讓公司在競爭激烈的市場環(huán)境中能夠搶占主要機(jī)會。3D打印筆有著一種更為直接的方式，極為便利的操作，不論是哪種產(chǎn)品的設(shè)計，都需要綜合考量實際意義以及市場投放的效益。

3.2 3D打印筆在產(chǎn)品設(shè)計上的意義

利用3D打印技術(shù)能夠通過實物打印將產(chǎn)品設(shè)計思路的數(shù)字模型再現(xiàn)為實物，并且允許失誤，允許多次嘗試、改進(jìn)。3D打印技術(shù)取代了傳統(tǒng)的手工制模，手工建模耗費(fèi)時間長，而且對失誤的允許度較低，通過3D打印筆打印來代替手工建模，提高了制造效率，也在第一時間將設(shè)計存在的問題展示出來，也更加具有包容性，對于存在不足、需要改進(jìn)的地方也能夠在實物樣板的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，將數(shù)據(jù)做到更為精準(zhǔn)。此外，應(yīng)用3D打印筆為產(chǎn)品的設(shè)計者提供了更廣闊的創(chuàng)新空間，各種思維發(fā)散都呈現(xiàn)在設(shè)計上。

3.3 3D打印發(fā)展在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的前景

3D打印技術(shù)相對來說是一項低污染、低能耗的技術(shù)，能夠有效減少制造過程中的資源浪費(fèi)，對于設(shè)計者來說，他們也能在最短時間內(nèi)看到設(shè)計成果，新產(chǎn)品研發(fā)投入成本減少，有了更大的創(chuàng)作空間。比如利用3D打印技術(shù)打印出來的假肢，更具有仿真性，也更具有實用度，可以在最短時間內(nèi)呈現(xiàn)出來，并給到患者進(jìn)行體驗使用，試驗結(jié)果也確實表明了打印出來的物品的價值。近年來，隨著3D打印技術(shù)一起發(fā)展的還有各種材料技術(shù)，金屬打印的發(fā)展取得重大進(jìn)展，各種材料的應(yīng)用也更為容易，雖然生物打印在執(zhí)行上存在很大道德上的不可解決的問題，但是長遠(yuǎn)來看，一定會有很好的解決辦法，各種工業(yè)材料的發(fā)展和應(yīng)用也作為打印技術(shù)發(fā)展的支撐，雖然這項技術(shù)目前還存在一些局限性，但是長久來看，3D打印技術(shù)的前景是非常廣闊的。

4 ?結(jié)語

3D打印技術(shù)是科技發(fā)展的產(chǎn)物，為制造業(yè)的發(fā)展提供新思路。材料學(xué)的研究、打印裝置的更新會不斷推進(jìn)3D打印技術(shù)的發(fā)展，將會有越來越多的3D打印新產(chǎn)品出現(xiàn)。3D打印筆以其靈活輕便的優(yōu)勢在產(chǎn)品設(shè)計上表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢，在極短的時間內(nèi)將想象變成現(xiàn)實，更像傳奇故事中的神筆馬良的意味，未來3D打印技術(shù)會走進(jìn)千家萬戶，3D打印筆也會成為越來越多設(shè)計者以及有創(chuàng)作想法的人的專業(yè)設(shè)備，不僅是產(chǎn)品設(shè)計，還有更多的應(yīng)用領(lǐng)域。

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