浅谈3D打印对工业设计专业学生设计能力的影响

黄叶锋��

摘 要：3D打印是制造技术的创新，它的出现和发展对工业设计产生巨大的影响。本文对3D打印的重要性，工业设计专业学生学习设计中存在的一些问题，3D打印在学生学习设计时的影响情况以及学生应如何利用3D打印来提高自身设计能力水平这几个方面进行讨论和分析。说明3D打印对工业设计专业学生学习设计产生重要的影响，极大提高学生的设计能力。

关键词：3D打印；工业设计专业学生；设计能力影响

一、 3D打印的重要性

3D打印是一种创造性的打印方式，也被称为增材制造、快速成型、快速制造等。它是一种以三维CAD设计数据为基础，将特定材料（包括液体、粉材、线材或块材等）一层层叠加起来成为实体结构的制造方法。这种通过三维设计软件和3D打印技术结合在一起，改变传统制造业的生产方式，使传统受工艺限制的产品都可以被打印出来，对产品生产模式与人类设计生活等方式尤其是对工业设计产生了重要的影响。

二、 工业设计专业学生学习设计情况调查和分析

工业设计专业是我国一个新兴的、综合性的应用型专业，该专业涉及许多领域，是一门交叉学科，实践性强。该专业的学生需要具备健全的知识结构和储备、良好设计能力与创新创造能力以及良好的人文素养。

目前，国内的工业设计专业学生主要以老师教授设计课程为主，以设计工作室为平台，学生参与设计竞赛或为企业实做等途径和手段来学习并提高自己的设计能力。

经过调查发现，目前工业设计学生普遍的学习方式还是以老师灌输理论知识为主，不能得到充足的实践锻炼机会。即使经过几年的学习，也只能掌握工业设计的理论知识和基础设计技能，毕业后的设计能力难以胜任相应的设计岗位。

例如：学生在设计过程中，在手绘方案或者计算机建模后，往往需要做出实物模型来验证分析设计产品的可行性。但是，由于材料、工具等诸多条件的限制，学生无法将实物模型与图纸上或计算机上的模型完美匹配，一些复杂结构无法完整呈现，只能将设计简单化，这样最终的效果无论是学生还是老师，都不会很满意，学生更会因此而逐渐放松设计的要求，甚至失去兴趣。这样不利于学生创新性、积极性以及设计能力的提升，而3D打印则会很好地解决这个问题。

三、 3D打印技术的引入提高设计能力

工业设计的核心是创新，3D打印的精髓是个性创造，这两者结合在一起相得益彰。学生作为最富创意的群体，利用好3D打印技术，提高自我的设计能力，将思维得到更好地发散与拓展，设计出真正有用的产品。

3D打印技术的引入可以从以下几个方面大大提高学生的设计能力。

1. 提升三维建模能力

学生可以利用三维扫描技术测出实物模型表面的点云数据，再经过曲面重构造型软件等获得实物模型的3D数字模型，这是3D打印的逆向工程。通过这个步骤，学生可以将自己所想改进的原型产品进行快速、准确地测量，将原型产品中部分零件进行利用，直接对产品不足之处进行创新再设计，最终将得到一个比直接建模更加成熟严谨的模型。在模型中，学生会更加注重细节，因为许多复杂的结构和设计点都会在打印中体现出来，这就促使学生在建模的时候会更加严谨。

严谨和成熟的建模要求学生至少精通一门甚至多门三维软件，包括参数化的软件PROE、SOLIDWORKS以及UG等，非参数化的三维软件，例如犀牛。不同的软件优越性也不一样。参数化软件的优越性在于易于编辑和修改以及对应生产制造良好的兼容性，而非参数化软件对于构建复杂曲面、快速表现外观设计想法十分实用。因此，学生的三维建模能力会得到很大的提升。

2. 提高实践操作能力

引入3D打印技术，学生必然要学会操作3D打印设备，学生在专业课程中亲身实践，完成从设计到生产的整个流程，并且利用3D打印技术打印，从而对处于设计阶段的产品做出快速评价、修改及功能试验。通过反复修改的过程能够锻炼学生在设计实践中的科学与严谨的素质，学生的实践能力大大提高，同时也增强了学生的就业竞争力。

3. 提高产品性能意识

3D打印出来的实物一部分是可以当做产品直接使用，这就要求学生对于产品的性能方面有足够的了解，并且对于打印的材料也要有清楚的认识。3D打印可以将图纸或计算机上的虚拟设计成为现实实物，更加直观，最终检验设计是否合理。只有测试产品性能，学生不止会考虑产品的功能形态，更会注重本身的性能。了解掌握3D打印技术的工业设计学生会更加严谨，思考会更加全面，设计的产品也会更加成熟。

4. 开拓思维想象空间，提高创新能力

传统的设计一般是在原材料基础上，使用切割、磨削、腐蚀等办法，去除多余部分，再以拼装、焊接等方式组合成最终产品，加工工艺必须适应批量生产的要求以及各种设计要求与标准。但是利用3D打印，学生可以突破传统的这些局限，3D打印技术无需原胚和模具，可以直接根据计算机模型数据，通过增加材料的方法生成任何形状的物体。3D打印可以制造受传统工艺限制的产品，学生可以自由发挥，天马行空地想象，最终为产品的设计提供了无限的创意。3D打印过程中，学生的创新思维得到充足地发挥，不仅为设计注入持久的设计灵感和创新动力，还能有助于提升设计能力。

5. 提高设计成就感

3D打印技术是这个时代最先进的制造技术，可以快速地将设计的物体打印出来，大大提升工业设计专业学生设计兴趣。通过反复修改设计，最终将自己的设计变为实物，学生会获得设计的成就感与自豪感。

6. 提升学生综合素质

3D打印技术集计算机技术、材料科学、控制技术、机械技术、光学工程等于一体，学习3D打印技术需要掌握理论知识，同时具备软件操作能力和设计知识以及熟练地操作设备能力。学生可以掌握最前沿设计的技术支撑，同时培养了观察力，严谨的设计态度，提升创新设计能力，拓宽了设计思维，锻炼实践操作能力，从而整体提升學生的综合能力和素质。

四、 工業设计专业的学生如何利用好3D打印技术

工业设计专业的学生可以利用3D打印技术和各种设计软件制作模型来表达自己的设计想法，这样可以增加自己动手操作的空间，获得充分的实践机会。

学生可以在竞赛过程和与企业实做的反馈中验证自己的设计是否具有社会价值，可以将理论转变为实战，获得更多接触社会真实课题的机会，在参与过程中不断提升自己的设计能力。参加各类工业设计竞赛，是非常好的自我提升设计能力的途径。除了传统的红点奖、IF奖等，如今也兴起一些以3D打印为主的工业设计竞赛。例如同济大学主办的“工业4.0-国际大学生3D打印机设计邀请赛”；江苏省经信委主办的“江苏省大学生3D打印创意大赛”；中国创e设计3D打印大奖赛……这些都说明了3D打印技术在工业设计专业以及这个行业的重要性。未来的设计不仅仅停留在图纸和电脑上，更会直接体现在实物上，学生想要充分地展示自己的创意，实物是最好的语言，最完美展现实物，那就是依靠3D打印技术来实现，在学习和掌握3D打印中提升自己的设计能力。

另外，学生还可以借助3D打印服务网络平台，将自己的作品进行上传分享，与其他设计师进行研究讨论，实时获取各方意见，完善设计方案，提升自己的设计水平。学生还可以在平台上学习到更为专业的3D硬件设备，软件支持，专业的解决方案，包括逆向工程、产品设计、教育培训等，进一步提升自己的设计能力。

五、 总结

工业设计的核心是创新，3D打印的引入使该专业有更好的发展前景。学生可以借此机会扩大知识储备，开拓思维想象空间，获得更多创意来源，从而激发设计兴趣与热情，进一步提高创新设计能力。同时学生也将提升自身严谨的设计态度，更专业的建模能力，增强实践操作技能，提升设计成就感，加强自身的整体设计能力和综合素质，从而保持对工业设计专业的热爱，为进入工业设计行业奠定基础，为国家现代工业化贡献自己的力量。

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