3d打印技术对产品定制化设计的影响

张莹

（山东工艺美术学院研究生院，山东 济南 250300）

3d打印技术对产品定制化设计的影响

张莹

（山东工艺美术学院研究生院，山东 济南 250300）

为了更好地研究3d打印技术与产品定制化之间的关系，该文运用跨学科研究法、信息研究法等方法，讲述了3d打印技术的发展及优势，论证了3d打印技术对产品定制化的影响方式，得出了3d打印技术与定制化设计之间的关系及注意事项，旨在更好地运用3d打印技术满足消费者个性化的定制需求。

3d打印技术；定制化；产品设计

美国最新预测的“改变未来的十大科技”中，“个性定制”被排在首位，这个判断是来自于市场的变化趋势。在中国，定制化存在于生产、生活、商业、服务等各个领域。在淘宝网中输入“定制”一词即可搜到450余万件相关产品，在服务行业，几乎所有的婚庆公司都标榜可对新人提供定制化婚庆服务，家具、服饰、珠宝、电子等行业都面临着定制化商业模式的冲击。可见，定制化设计已经存在于生活的各个角落，是未来制造业发展的一大趋势，是转变制造业生产方式、改变商业模式的重要途径，将对人们的生活方式产生巨大影响。

关于“定制”一词的起源有很多说法，一种说法是最早来源于服装行业的“高级服装定制”（Haute Couture）。在19世纪中叶，一位名叫斯沃的英国人在法国巴黎创办了一家高级服装定制专卖店，他秉承着“只做一件，只为一个客人服务”的服务理念被顾客接受，成为尊贵身份的象征。另一种说法是“定制”一词最早起源于伦敦的萨维尔街，意思是为个别客户量身剪裁，这条街被誉为“量身定制的黄金地段”。然而随着社会的发展，“定制”一词的意思逐渐丰富起来，定制，指的是商业行为中顾客对服务商提供的服务进行挑选，以符合成本最低的情况下达成目标。它不仅仅为少数的高端用户提供一对一服务，更满足了广大普通消费者的个性化需求，尤其是3d打印技术的发明，为定制化设计的快速全面发展提供了技术支持。

一、3d打印技术发展及优势

事实上，3D打印并非是一项新技术，但是由于受到计算机、软件、新材料等因素的制约，在过去的几十年里并未得到很好的发展。3D打印的技术名称是“增材制造”，这个名称非常生动，形象地阐释了其工作过程，即打印机在设计文件指令的引导下，先喷出固体粉末或液体材料，使其固化为一个特殊的平面薄层。第一层固化后，3d打印机打印头返回，在第一层外部形成另一薄层，如此往复，最终薄层累积成为三维物体。3d打印的优势具体体现为以下几点：

（一）无需组装，制造复杂产品程序简化，成本较低。传统的大规模生产建立在产品的零部件组装的基础上，消耗大量的时间和人力，而3d打印技术可以使复杂产品一体化成型，减少产品组装环节，缩短供应链，降低生产成本。

（二）无需开模具，制造个性化产品成本低。传统制造业生产往往通过开模具的形式进行大规模生产，尤其是针对个性化产品的小批量生产，消耗的成本较高。而通过3d打印技术，可以针对个性化产品进行单独复制与打印，大大降低了个性化产品的生产成本。

（三）精确实体复制，减少材料浪费。通过扫描技术及3d打印等技术，可以提高复制对象的分辨率，创建精确的产品副本，通过3d技术精确打印出来，降低材料浪费，减少废弃副产品。

二、3d打印技术对产品定制化设计的影响

（一）使个性定制化产品的量产成为可能。彼得·马什在《新工业革命》一书中，将人类的制造业分为五个阶段，即少量定制阶段、少量标准化阶段、大批量标准化生产阶段、大批量定制化阶段、个性化量产阶段，他指出，我们现在正处于个性化量产阶段。在标准化生产时代，产品定制往往被人理解为高端定制、手工艺品加工定制。高端定制因其价格较高，追求限量而无法量产，仅仅为少数奢侈品人群服务；手工艺品加工定制因其不是采用机械化标准生产，而是手工技艺，所以无法大批量标准化生产。但是在3d打印技术的推动下，定制化产品的量产成为可能。顾客可以设计一款属于自己的手机，然后通过3d打印机打印出来，内置电路板可以通过厂商定制甚至也可以直接打印出来。顾客若想把这款个性手机送给别人当做礼物，可直接打印出来即可，数量由顾客自己选择。而这种生产方式在标准化大批量生产时代是无法实现的，因为要进行手机开模，成本费用高昂。

（二）影响设计师的设计思维与习惯。在标准化生产时代，简单产品多采用一体成型，复杂产品多采用模块化的生产方式，即将复杂产品分割成多个相对简单模块，然后进行标准化组装。但是在3d打印技术的影响下，很多复杂产品不需要分模便可以一体成型。因此，设计师的设计思维与习惯也将受到影响。设计师在设计产品时，不用再考虑产品外观是否复杂、工艺能否复杂等。因此在一定程度上解放了设计师的设计局限，设计师可以在更加自由的环境下设计产品，产品的创新空间得到提高。

（三）实现实物化的提案沟通方式。目前设计公司与顾客之间的设计提案多采用cad三视图、3d效果图等形式，对于一些人机工学要求较高的产品而言，当设计方案通过以后，对其进行实物尺寸或缩小尺寸的塑料泡沫模型雕刻，以此检验实物产品造型是否美观，使用是否舒适方便。然而，仅仅通过三维效果图和泡沫模型很难直观地感受到产品的体积、弧度与质感。在3d打印时代，这一切都很容易实现，只需将电脑与一台小型家用或商用3d打印机连接即可，过程就如同现在的普通2d打印机一样简单易操作。当设计师完成设计稿以后，就可以直接在3d打印机的另一端打印出精确的产品模型，模型可以精确到产品的材质、复杂结构、配色等，这比传统的塑料泡沫雕刻更加精确、美观、快捷、真实。

（四）对传统模具厂的冲击，个性化定制成本降低。传统模具厂生产的模具适合进行标准化大批量生产，而3D打印技术更加适合个性定制化产品生产，其最突出的优点是无需机械加工或任何模具,就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件,从而极大地缩短产品的研制周期,提高生产率和降低生产成本，因此对于生产个性化定制产品具有很大的优越性，利于缩减工序、节省时间、节省材料、降低成本。

（五）降低设计门槛，有利于人人设计时代的到来。通过3d打印技术可以对产品进行直接打印，无需复杂的模具及组装工序，因此有利于个性化与定制化发展。家用3d打印机、微型打印机、高精度扫描仪等设备的应用使得人人设计的时代成为现实，人们根据自己的喜好与用途设计产品，借助3d打印机打印实物。目前，海尔集团为满足现代消费群体追求个性，崇尚时尚品质生活的特点，推出“按需定制”的统帅电器，顾客可以选择喜欢的颜色、屏幕、尺寸、纹样、材质进行设计，然后公司针对顾客需求进行产品组装。然而这种定制具有较大的局限性，顾客大多数只能在给定的标准化模块中进行选择，选择受限性较强，无法实现真正的个性化批量生产，若通过3d打印技术，可以更大限度地提高顾客的设计自由，实现真正意义的个性化生产。

三、应注意的问题

（一）加强顾客需求搜集。与传统设计相比较，定制化设计最大的挑战在于如何更大限度地搜集顾客信息。在3d打印的定制时代中，顾客在设计过程中的参与度得到极大提高，设计沟通问题凸显出来。如何能最直接、最快速、最精确地搜集顾客信息成为竞争者互相比拼的对象，在某种程度上讲，谁获得了顾客的需求与信任，谁就赢得了顾客的心。

（二）增强新材料的研发。定制化设计最初的动力来源于消费者个性化、多元化的产品需求，因此对3d打印定制的新材料提出了更高的要求，只有不断增加打印材料的种类、质地、色彩、性能等，才能满足消费者日益增长的设计需求。

（三）避免环境污染。3d打印为产品定制化的全面实现提供了突破性的技术支持，将很大程度上满足消费者对于个性化产品的定制需求。但是，这是否意味着会在某种程度上造成设计浪费现象呢？是否会对环境造成新的威胁？为了减少3d打印产品对环境造成的污染，理应提高重视，提高技术要求，制定对策措施，提高环保消费意识，使3d打印为人们带来方便的同时，尽量减少其负面效应。

（四）把握个性化与标准化的度。在3d打印时代，人们的个性化需求得到很好满足，但是个性化与标准化之间究竟如何才能达到平衡，什么类型的产品适合标准化，什么类型的产品适合个性化，或者一款产品的哪些部件适合标准化，哪些部件适合个性化。个性定制并不意味着是对标准规模化产品的否定，而是对标准化大批量生产的内容补充，在个性化与标准化之间应该寻求一个适当的度，只有这样才能在提高效率和降低成本的同时，更大限度地提高产品的个性化需求。

四、结语

3d打印技术对制造业的设计与发展无疑是一项突破性的技术，它不仅对产品制造业，甚至对服务业也会产生深远影响，对产品的定制化设计将产生更深远的影响与意义。它对定制化产品的量产问题、设计思维与习惯。设计提案沟通、设计定制成本等都有深刻的影响。但是在3d打印技术发展的同时，也应注意其问题与不足，避免不必要的错误与资源浪费。

[1]海军，李烨，闫俊婷等.设计管理:定制的设计、生活与生意[J].北京：中信出版社，2013.

[2]胡迪·利普森,梅尔芭·库曼.3D打印:从想象到现实[M].北京：中信出版社，2013.

[3]蒂姆·布朗.IDEO,设计改变一切:设计思维如何变革组织和激发创新[M].辽宁：万卷出版社，2011.

[4]迈克尔·塞勒，邹韬.移动浪潮:移动智能如何改变世界[M].北京：中信出版社，2013.

J524

A

1005-5312（2014）02-0050-02