工业设计中的3D打印技术初探

邓朝广

（成都职业技术学院，四川 成都 610000）

3D 打印技术于21 世纪开始进入人们的眼球，并迅速发展，以其低廉的成本与极高的效率深受现实生活中人们的喜爱。3D打印机技术渐趋流行成为当前消费者的热门选择。3D 打印技术给我们带来更为便利的生活方式，让人们对未来的生活充满希望，同时3D 打印技术在工业设计中也存在诸多问题，我们需要去了解、去发展、去改进、解决其中存在的问题。

1 3D 打印技术的概念

3D 打印技术又名增材制造，是一种通过数字三维模型构建，运用各种特殊材料，通过3D 打印机按照设计的数字三维模型打印实物的技术。3D 打印技术常在工业设计、模型制造、零件开发等诸多领域被广泛应用，是当今社会发展最具前景的技术之一，3D 打印技术当前的发展也存在很多难题，其中也存在机遇与挑战，也是诸多设计与制造企业的最佳技术选择。

2 3D 打印技术的发展历程

3D 打印技术出现于20 世纪90 年代中期，美国科学家Charles Hull 开发了世界第一台3D 印刷机，3D 印刷技术面世，在此基础上，1995 年，美国ZCorp 公司从麻省理工学院获取专利授权并开发出了世界第一台3D 打印机，至此3D 打印机开始登上历史的舞台。十年之后，第一台色彩清晰的3D 打印机也由该公司研发问世，自此3D 打印技术开始逐渐火热，越来越多的人了解到3D 打印技术，同时3D 打印也得到了快速发展。例如，3D 打印制造的汽车Urbee 汽车、巧克力、比基尼、飞机等。2018年美国3D 打印枪支合法化。2012 年3D 打印技术人造肝脏细胞现世，2019 年人造器官进一步发展，以色列特拉维夫大学研究人员以病人自身的组织为原材料，3D 打印出全球首颗拥有细胞、血管、心室和心房的“完整”心脏，这在全球尚属首例。可以被称为医学史上重大进步。3D 打印技术在现代社会起着越来越重要的作用，也越来越深入人们生活，使人们的生活更加方便与快捷。

3 3D 打印技术在工业设计中的应用

3.1 3D 打印技术用于模具、零件制造

一般的模具和零件，工业上要求其要精细。而对于过去传统的制造技术，生产周期长、精度与成本不能兼容等一系列问题突出。导致产品精度低，质量有偏差，生产效率低下。而应用3D打印技术完全可以解决这些问题。3D 打印技术速度快、精度高、成本低、节省劳动力，并且可提高产品的质量及生产效率，在工业生产发展中被重视，逐步取代传统技术及设备。

3.2 3D 打印技术用于批量生产

传统工业生产劳动力占主导，时间成本、劳动力成本、材料成本占比较高，同时生产力低下、工作效率低、员工积极性不高、存在诸多矛盾与问题。相比于传统工业，3D 打印技术具有生产速度便捷、时间周期短等优点，通过批量生产，利用自身优势解除传统工业对时间、工期限制、降低时间成本、从而增加工业收入、提高工业生产效率、解决工业生产效率等问题。同时减少劳动力投入、减少劳动成本占比、降低总成本，使工业发展更加便捷。

3.3 3D 打印技术用于产品制造

在三维设计技术快速发展的背景下，工业设计中往往需要通过三维设计软件进行设计产品，而3D 打印技术的出现使得3D 打印机成为了检验设计的重要工具，不同设计师可以设计各种不同的产品，并通过3D 打印机定制自己与众不同的设计灵感产品，方便了设计师们的创作，缩短了创造到成品之间冗杂的过程，使设计师更快地发现自己创作的优点与缺点，使工业生产中的新产品可以适时改进。设计师们可以设计更精密、成本更低的产品，而且加上三维设计软件的广泛应用，3D 打印机的运用、操作更加简单，为新产品的创作与成形节省更多的时间，使设计师安心创作、大胆创作、方便创作。除此之外，高精度的产品方便了设计师们为精细的创作与创作欲望，减少因精度不够而导致的产品问题，从而降低设计师设计的失误率，增加设计师们设计的信心。

4 3D 打印技术在工业设计中的影响

4.1 3D 打印技术革新了传统创作方式

3D 打印技术出现之前，传统的设计受产品的生产、组装等工艺制约，使得设计师的创造力、想象力受到束缚。而随着3D打印技术的发展与成熟，结构与外观再复杂的产品也能破除生产组装等限制通过3D 打印机打印出来。如此，设计师们可以将精力完全集中在产品的外观创意和功能创新上，使产品的设计多元化、结构更一体化，使用人性化趋势逐渐显现，在其技术、经济、美学、环境、人机等属性因素中，人机属性和美学属性因素所占的比例得到提高。传统工业设计全部依靠传统的大批量的生产制造方式，因此便需要一个准确的模型进行制作。即便是对于过去的个性化设计也只是在原本模型的范围内加以改变和创新。因此设计者的灵感被束缚。使用者的体验与感受得不到照顾。在不同的环境之中，单一的模型不能完全满足需要，使得使用者对产品适用性的怀疑，与体验感差的评价。例如传统的鼠标设计方式，使用者只能去习惯适应鼠标的大小、滑动的顺滑度、点击鼠标的声音等这些固有规格。而3D 打印技术则是根据使用者的手掌大小、个人需求等设计定制出与之相适应的产品。3D 打印技术更加人性化地解决了人们个性化需求与实物体验之间的矛盾。3D 打印技术的个性可定制化，让人们有了真正的优质体验。

4.2 3D 打印技术对产业的影响

对于传统工业设计，设计与制造相分离，互不依赖，原因在于过去生产方式古板，需要大量手工配合，从而设计师不生产，工人不设计，设计与生产互相分离互不关联。自3D 打印技术的出现，专业设计师对于传统手业的生产依赖性减少，因为3D 打印技术的出现，手工方式生产已远远落后，而3D 打印技术对手工的低要求，恰恰成为了设计师自主设计、自主制造完全不需要与其他手工劳动者相绑定。一些具有创新能力的设计师完全可以独立自我创新，改变传统生产方式，取代手工的低效率生产，一些具有设计思维的消费者也可能利用新型3D 打印技实现个性化产品定制需求。

4.3 3D 打印技术对工业流程及成本的影响

3D 打印技术的出现，使工业流程得到精简，原本几个生产线的工作量现在一台3D 打印机便可取缔，在实际生产中，无论多精密的仪器都会有误差，所以，对于正常的工业生产，所用的流程越多，流程越复杂，材料损耗也就会越多。成本也就得不到有效控制。传统的工业设计中，生产的过程需要繁琐的程序，有时一个产品需要分成多个部件再进行组装。在传统生产线的生产中，所用的材料得不到有效控制，生产成本也就得不到有效控制。同时生产流程不仅会导致生产周期长、材料损失多，甚至会造成环境污染。除此之外，还有各生产线维修维护成本等都会使成本总量增加。然而3D 打印技术完全不用担心这些问题，3D打印技术以其便捷的打印方式，强大的打印能力将设计的产品完美的展现出来，设计与制造的成本也得到了有效控制。

结束语

综上所述，3D 打印技术相比传统工业设计与制造有着巨大优势，它的出现将拥有改变工业设计格局的潜能。3D 打印技术的应用可降低成本、提升产品质量，提高工作效率、改善用户体验、为社会各业带来更多的经济价值。对社会各业的发展有着十分重要的意义。尽管3D 打印技术并不完美，还存在较多的问题，相信在社会各业积极探究与应用下，3D 打印技术中目前存在的问题会迎刃而解。