3D打印技术对个性化设计的影响

任南南，任小颖

（山西大同大学美术学院，山西 大同037009）

3D打印技术属于快速成型的技术之一，它在20世纪80年代就已经出现，却在2010年后才日益兴起，是一种拥有前沿化和先导化特点的新型技术手段。3D打印技术以数字模型的三维文件为基础，以粉末状金属等可粘合的材料为塑性材料，以相关的软件为载体，依托数字科技，打印出“立体”化的产品，是大批量制造模式向个性化制造模式发展的引领技术。现在3D打印技术运用的范围及其广泛，包括工业产品、生物医疗、食品、艺术品等诸多领域。[1]

伴随科技发展的不仅仅有3D打印技术的进步，还有个性化时代的到来。个性化的需求是人类与身俱来的，是个体和社会发展的必然要求。首先，个性的表现与发展是人的本性之一，个性差异是人存在差异的表现方式，是人在社会这个整体中寻求自我表现的独特方式。因此每个人都会寻找表现自己的途径，以使自己有别于其他人。其次，个性的发展也是社会发展的必然。社会生产力的发展是为了满足人们日益增长的物质文化需求，这也必然包括了人们的个性化需求。在21世纪的新经济时代，人们不再单纯追求物质上的满足，而是在这个基础上有了更进一步的精神需求，想要彰显个人魅力，传达出自己与众不同的审美品味。[2]然而，传统的产品设计是建立在工业革命以来所形成的大批量生产方式之上的，这意味着消费者的差异性在设计过程中难以体现。为了追求大规模生产，消费者被假定为一模一样的人，个性需求被忽视了。[3]不同的需求，自然需要通过不同的设计来满足。独特性将成为未来最具潜力的核心价值，设计的个性化是发展的主流趋势。

从古至今，人们对于产品个性化的需求从来没有因为制造技术的改变而泯灭，反而随着制造技术的进步，追求的愈发迫切，乃至左右了制造业未来的发展方向。现有的制造体系从根本上来讲并不能满足人们高度差异化的产品需求，因此，3D打印技术的兴起缓解了当前的这一矛盾。它既具有手工业时期的分散化制造模式在产品差异化上的优势，又兼有现代技术的生产模式，还引领了今后制造业的发展方向。3D打印技术是大批量制造模式向个性化制造模式发展的引领技术，其突出优势在于实现低成本、高效率、复杂结构的制造。[4]正是这些特点与优势的存在，使它带来了一场设计上的重大变革。

一、3D打印对产品形态和结构个性化设计的影响

产品的形态和结构是产品存在的根本，在科技进步的当下更是有了长足的发展。在3D打印技术日趋成熟的情况下，产品的形态结构几乎没有了限制，在设计时几乎只需要考虑成型精度和材料本身的物理性质即可，并且这种限制也在日益减小。3D打印技术给产品设计提供了无限的可能性，产品外观更多元，极大地丰富了造型语言，提高改变了人们的审美认知。3D技术的设计广受推崇，摆脱了以往的设计局限，即便外观再复杂，也可以完成打印，满足了个性化的不同需求。例如，参数化设计是计算机辅助设计中最先进的技术之一，被广泛应用于各个领域中。通过对数字模型方案的调整、反馈和优化，以改变参变量数值的方法来更新设计的结果。著名建筑师Zaha Hadid就是运用参数化的方式，设计创造了独特的流线型设计风格，图一是她为瑞士珠宝品牌Caspita设计的系列首饰作品。参数化建模方式丰富了首饰的造型样式，实现了产品形式与结构的多样化发展。

图1

随着3D打印技术的发展与应用，设计变得更加容易和自由，设计师不再受困于技术的制约，产品形态结构的多样化丰富了差异化的设计样式，促使小批量的量身定制更加广泛地深入到设计之中。科技进步，材料发展，3D打印技术实现了复杂产品结构设计制作简单化的过程，产品更新周期日益短暂，极大满足了人们的个性化需求，为消费者提供了更为广阔的选择空间。

二、3D打印技术提高个性化生产效率

在个性化创意设计中，3D打印技术所消耗的原材料和能源相对较少，粗略的估计，大概仅是传统的十分之一。再加上无需价格昂贵的模具完成生产注塑，因而节约了研发与设计的成本，降低了企业的风险与损失。除此之外，由于3D打印技术还可以通过远程传输，实现异地间的快速传送和打印，方便快捷，节约了运输成本。3D打印技术的诞生，不仅是一次技术革命上的创新，更是具有极高的社会价值，为消费者的个性化需求提供了技术支持，满足了大众的消费心理和更高层次的追求。

在目前的生产工艺技术水平下，产品一般是通过部件组装形成产品的主体结构，其质量、体积、复杂程度都略大，且容易在生产和组装的过程中造成材料的浪费。而3D打印制造的设计与工程愈加融合，产品在尺度上不再局限于产品的宏观形态，向着精度更高的细微结构设计和材料的内部组成方面发展。3D打印技术可以通过对原材料的加工生产制作出新的材料，多元结构的部件会被同时组装出来。因此，3D打印技术凭借一体化的设计使得产品结构更加简单，甚至无需组装，一次即可完成，对于产品的生产效率起着革命性的变化。3D技术的进步与发展，丰富了首饰的艺术形态，同时还节约了时间，降低了个性化的生产成本，提高了生产效率，对于个性化需求的满足起到了极大的推动作用。

三、3D打印技术为设计师提供更广的个性化设计空间

在3D打印的制造模式中，原本对设计的一些约束性的条件，比如成型方式和形态结构都不复存在，产品设计中的技术属性、经济属性、环境属性、美学属性、人机工程属性等等将呈现更多元化的发展方向。因此，设计师与以往相比，具有了更大更自由的空间去发挥自己的想象力，设计思维与方法也挣脱了以往的限制，打破了定势思维的束缚，以更广的思路进行创意设计。3D打印技术还打破了传统制造工艺对于产品形态结构的限制，设计师不仅可以设计出形态结构更加合理科学的产品，也有利于在美学层面做更多的探索。澳大利亚的设计师吉尔伯特·里德尔鲍赫，就是利用3D打印技术的特点，把传统设计与现代技术的优势完美地结合在一起，游刃有余地利用这一技术为自己的设计服务。在2000年的时候，他就利用最小面积的数学方程创作了系列作品“数学物件”。他的设计先由数学方程在电脑里生成虚拟模型，然后由FDM法打印成实体，再将其浇铸成s925或以K金电镀。图二便是吉尔伯特·里德尔鲍赫设计的一款胸针，名为“CSH”。他有意在作品中运用了FDM法生成了表面的肌理，使其与手工制作过程中留下的痕迹相同。他利用3D打印技术的特征激发出了艺术创意，并且也为传统的“手工艺”下了新的定义。他将技术独有的视觉特征转化为作品的形式语言，从不同侧面展现了数字技术美学。

图2

以往的造型语言很大程度上要受到技术与制造的制约，产品的形态语言也要受到结构的影响，产品设计的可自由发挥度在某种程度上来说大打折扣。而3D打印技术会减少产品的技术因素的制约，产品在形式上会更加艺术化、意义化，也就相应地需要设计师对于美学的认知更加深入。

从现阶段来看，3D打印技术还没有达到大规模普及、通用化操作的地步，绝大部分的设计产品还是依靠专业的设计师去完成。尤其对于一些技术含量高的产品来说，设计师需要专业的知识背景和技术能力，设计师是产品生产的主导者，是高度专业化的职业。而3D技术的发展，对个性化设计带来了影响，同样也对设计师提出了新的要求。3D打印技术的进步对产品研发能力的要求越来越高，要求设计师也必须具有丰富的知识储备和实践应用能力。同时，生产的分散化必然带来企业形态的变化，越来越多的设计师将走上独立设计与制造的道路。因此设计师就要独自承担商业模式的构建，这些都需要设计师对商业营销管理的知识有所涉猎。[5]

四、结语

随着经济发展，消费者的心理也发生着变化，他们喜欢求新求异，愿意追随市场的变化，尝试更多的风格。而3D打印技术依靠先进的技术与互联网平台更好地实施产品设计，加大“利基产品”的开发与生产。与此同时，个性化创意设计要求产品开发周期短，提高产品投放市场的时间，以便获得更多的市场份额。3D打印技术刚好吻合了这一生产内容的需要，它大大缩短了产品原型的制作时期，有效地精简了从个性化创意设计到成型的整个周期，符合了市场与广大消费者的需求变化。3D打印技术在为设计师提供更广阔发展空间的同时，也对设计师有了更多更进一步的要求，它推动着个性化创意的不断发展，对普及个性化设计有着不可估量的促进作用。