工業(yè)設(shè)計(jì)上3D打印技術(shù)的作用與運(yùn)用的論文
引言：3D打印技術(shù)是快速成形技術(shù)的一種，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的個(gè)性化生產(chǎn)，可以制造出傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)無(wú)法制造出的產(chǎn)品。3D打印技術(shù)改變了金屬、塑料等原料傳統(tǒng)的加工、裝配模式，實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)、隨地、按需進(jìn)行生產(chǎn)，是促進(jìn)制造業(yè)全面升級(jí)、實(shí)現(xiàn)工業(yè)4刀、促進(jìn)工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展的重要因素。本文以3D打印技術(shù)為背景，重點(diǎn)分析了3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用及其對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的影響，為我國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。
一、30打印技術(shù)
（一）3D打印技術(shù)原理。3D打印技術(shù)最早稱為快速成形技術(shù)或快速原型制造技術(shù)，是在當(dāng)代cAD/cAM技術(shù)、機(jī)械工程、分層制造技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)制造技術(shù)。它是以計(jì)算機(jī)三維數(shù)字模型為藍(lán)本，用軟件將其分解成若干層平面切片，然后由數(shù)控成型系統(tǒng)利用激光束、熱熔噴嘴等方式將可粘合材料進(jìn)行逐層堆積茹結(jié)，最終疊加成型，制造出產(chǎn)品。
（二）3D打印技術(shù)的常見(jiàn)細(xì)分類(lèi)別及可使用材料。常見(jiàn)的3D打印技術(shù)根據(jù)成型技術(shù)的不同可以分為下表幾個(gè)類(lèi)別：
�。ㄈ�3D打印的優(yōu)勢(shì)。3D打印技術(shù)是大批量生產(chǎn)形式向小批量、個(gè)性化生產(chǎn)形式發(fā)展的引領(lǐng)技術(shù)，其突出優(yōu)勢(shì)在于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、外觀復(fù)雜的物品而不增加成本、多樣化不增加成本，在于無(wú)須組裝、零時(shí)間交付、設(shè)計(jì)空間無(wú)限、零技能制造、不占空間、便攜制、減少?gòu)U棄副產(chǎn)品、材料無(wú)限組合及精確的實(shí)體復(fù)制。
二、3D打印在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
�。ㄒ唬└拍钅Ｐ汀⒐δ茉偷闹谱�。在工業(yè)設(shè)計(jì)的流程中，需要反復(fù)制作不同作用和類(lèi)型的零件、模型，傳統(tǒng)的方法有著制作周期長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度高、精度差、成本高等諸多缺點(diǎn)，而使用3D打印技術(shù)可以快速、輕松、精準(zhǔn)的得到所需的零件、模型。
（二）工業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中所需工具的制作。工業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)充滿創(chuàng)造力活動(dòng)，不同的產(chǎn)品、不同的設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要用到各種各樣的器材和工具來(lái)輔助，這些工具大多數(shù)都是設(shè)計(jì)師根據(jù)需要自行制作。這時(shí)，可以通過(guò)3D打印機(jī)完成，而不是耗費(fèi)大量的時(shí)間、精力通過(guò)各種加工方式去制作。3D打印設(shè)備在工具制作上不僅可以縮短時(shí)間，降低成本，還可以構(gòu)造出結(jié)構(gòu)更加精密、質(zhì)量更加輕盈、更加符合人體工程學(xué)的產(chǎn)品，大幅度提高設(shè)計(jì)的效率。
（三）小批量產(chǎn)品生產(chǎn)。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，其打印成本和打印時(shí)間進(jìn)一步下降，可以打印的材料、方式不斷豐富，使其在小批量產(chǎn)品生產(chǎn)上與傳統(tǒng)加工制造工藝相比，有著生產(chǎn)流程短、時(shí)間少、成本低等巨大優(yōu)勢(shì)，而且不受時(shí)間、空間、機(jī)床、模具的限制，只要有需要便可以隨時(shí)暫停生產(chǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，解除了傳統(tǒng)制造業(yè)的技術(shù)、成本、工期等限制，這樣，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品不但快速而且靈活的得以生產(chǎn)。
三、3D打印對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的影響
�。ㄒ唬┙夥攀`，改變?cè)O(shè)計(jì)理念。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)造型受產(chǎn)品的生產(chǎn)、組裝等工藝制約，使得設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造力、想象力受到束縛。而隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和成熟，結(jié)構(gòu)、外觀再?gòu)?fù)雜的產(chǎn)品都能通過(guò)3D打印機(jī)打印出來(lái)，且渾然一體。如此，設(shè)計(jì)師可以將精力集中在產(chǎn)品形態(tài)、外觀創(chuàng)意和功能創(chuàng)新、改進(jìn)上，使產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)多元化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一體化、使用人性化趨勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，在其技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、美學(xué)、環(huán)境、人機(jī)等屬性因素中，人機(jī)屬性和美學(xué)屬性因素所占的比例得到提高。傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)是建立在傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式之上的，這就要求設(shè)計(jì)是根據(jù)一個(gè)模型來(lái)進(jìn)行的，即使是所謂的.個(gè)性化設(shè)計(jì)也只是將模型的生成范圍縮小了。這意味著使用者的心理、生理及使用時(shí)間、環(huán)境等差異性在設(shè)計(jì)過(guò)程中難以體現(xiàn)。如鼠標(biāo)設(shè)計(jì)就是這種典型的設(shè)計(jì)方式：傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式是讓使用者手掌的大小、使用的習(xí)慣、個(gè)性需求等去適應(yīng)有限的規(guī)格、型號(hào)，而3D打印技術(shù)則可根據(jù)使用者的手形、習(xí)慣、個(gè)性需求等設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出與其完全匹配的產(chǎn)品。3D打印技術(shù)使產(chǎn)品的個(gè)性化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)成為可能，利用3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的量身定做，真正實(shí)現(xiàn)以人為本。
（二）3D打印技術(shù)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)流程及成本的影響。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，順暢而高效的設(shè)計(jì)交流是工業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)取得成功的重要保證。其中各種類(lèi)型的模型是交流的重要手段之一，手工制作的模型在精度、質(zhì)感、觸感等方面與概念的設(shè)計(jì)預(yù)期都存在較大偏差，而3D打印能克服這些缺點(diǎn)，使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)成員及用戶都能夠直觀地看到和觸摸這些概念模型，比較它們之間的結(jié)構(gòu)、外形和功能的差別與優(yōu)劣。另外，工業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的模型如果用手工制作的話將耗費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，是縮短產(chǎn)品上市時(shí)間的最大障礙，采用3D打印可大大縮短概念模型和產(chǎn)品原型的制作時(shí)間，從以往的幾天乃至幾個(gè)星期縮短到幾小時(shí)。
近年來(lái)，隨著產(chǎn)品復(fù)雜化和個(gè)性化的發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)計(jì)過(guò)程中模型加工和制造的成本非常高，復(fù)雜模型甚至要求制作專(zhuān)用模具和加工工藝以保證模型的精度和真實(shí)效果，而3D打印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)模型隨時(shí)、隨地制作，大幅度降低設(shè)計(jì)成本。
（三）3D打印技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的影響。傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)模式受到固有減式生產(chǎn)方式所制約，由專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)師主導(dǎo)。但隨著3D打印技術(shù)的日趨成熟，獨(dú)立設(shè)計(jì)師對(duì)于傳統(tǒng)加工業(yè)的依賴性將越來(lái)越小。對(duì)于那些具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)，具備一定的設(shè)計(jì)、研發(fā)能力的消費(fèi)者很可能變成設(shè)計(jì)師和生產(chǎn)商。隨著3D打印技術(shù)所帶來(lái)的社會(huì)化制造，獨(dú)立設(shè)計(jì)師和品牌也將崛起。
四、3D打印在工業(yè)設(shè)計(jì)中所面臨的問(wèn)題
3D打印由設(shè)計(jì)師、設(shè)計(jì)軟件、設(shè)備、材料等共同作用，相互影響。在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，3D打印技術(shù)解放了設(shè)計(jì)束縛，激發(fā)了設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作靈感，但用于3D打印技術(shù)的設(shè)計(jì)軟件、模型輸出格式等方面依然需要進(jìn)一步發(fā)展與完善。目前,3D打印技術(shù)可以與設(shè)計(jì)完美地結(jié)合在一起己經(jīng)在諸多產(chǎn)品上得以證實(shí)，并獲得了廣泛的認(rèn)可，但是如何讓其在更多的產(chǎn)品生產(chǎn)中發(fā)揮應(yīng)有的作用，仍是一個(gè)需要不斷探討的問(wèn)題。同時(shí)，3D打印技術(shù)其本身又存在先天性不足，例如：打印尺寸受技術(shù)和打印機(jī)的限制、產(chǎn)品打印時(shí)間過(guò)長(zhǎng)及大批量生產(chǎn)時(shí)無(wú)成本優(yōu)勢(shì)等，這些原因使3D打印仍不能代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造工藝。
結(jié)論：3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域己經(jīng)獲得了重大的發(fā)展和應(yīng)用。在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，3D打印技術(shù)不僅可以滿足當(dāng)下人們對(duì)個(gè)性化、訂制化產(chǎn)品的要求，還可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、外觀復(fù)雜產(chǎn)品的制造，提高設(shè)計(jì)制造精度，大大縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，激發(fā)了設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作靈感，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來(lái)新的生命力，同時(shí)催生了大量獨(dú)立設(shè)計(jì)師及設(shè)計(jì)品牌，有良好的發(fā)展前景。同時(shí)，3D打印技術(shù)也存在一些技術(shù)和推廣上的缺點(diǎn)與不足，但隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展、成熟及設(shè)計(jì)人員的不懈努力，一定會(huì)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到越發(fā)廣泛的應(yīng)用。
【工業(yè)設(shè)計(jì)上3D打印技術(shù)的作用與運(yùn)用的論文】相關(guān)文章：
工業(yè)設(shè)計(jì)模型制作中三維打印技術(shù)的運(yùn)用論文11-20
3D打印對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)思維影響分析論文11-19
CAID技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用論文11-11
工業(yè)設(shè)計(jì)下模具制造和3D打印的對(duì)比論文11-11
影視動(dòng)漫設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)的3D技術(shù)運(yùn)用論文11-20
3D打印技術(shù)在會(huì)展道具領(lǐng)域的應(yīng)用前景分析論文06-13
鏡頭跟蹤技術(shù)的運(yùn)用及其作用探討論文10-18
傳統(tǒng)工藝與3D打印的思考論文04-28