3D打印技术个性化定制创新设计模式研究

刘丹 戢亚菲

摘 要：3D打印技术是面向个性化定制生产模式发展的新兴产业，以低成本、产品多样化、零交付及设计空间无限等优势颠覆了传统规模集中制造模式。通过分析3D打印在个性化需求中的发展前景和优势，探讨3D打印技术和个性化需求的概念融合，提出了一种基于3D打印和个性化定制创新的商业模式。

关键词：3D打印技术;个性化定制;创新设计

中图分类号：TQ658.53        文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.07.023

3D打印技术是利用三维数值建模，通过逐层堆叠的方式来制造产品的新兴加工模式。其颠覆了传统制造业生产模式，以能加工制造结构复杂产品、产品多样化、小批量个性化定制及零交付时间等优势成为推动第三次工业革命的重要标志[1]。

1 个性化定制发展趋势

自古以来个性化的需求并没有随着社会经济和制造技术的发展而减弱，反而人們对个性化的追求更加向往，甚至影响了制造业的发展，但因为传统的生产模式难以真正满足消费者的个性化定制需求一直饱受制约。

传统消费方式主要满足人们的生活需求，制造商只能进行大规模工业化、标准化来降低成本，提高企业效益，消费者个性化需求难以实现。但随着消费市场升级，产品的独特性、私人定制性及个性化的服务理念备受消费者青睐，能够满足不同人群的多样化需求，成为社会发展的必然发展潮流。

2 3D打印技术与个性化定制需求的创新理念融合

传统制造业因固有属性是很难满足人们对个性化定制产品的需求，如新产品设计研发模式周期长、因资源垄断性导致消费者参与度低，从而压制消费者个性化需求。传统制造业的产品设计研发者通过市场调研才能获得需求的产品信息，才能实现产品大批量、标准化、工业化的生产，但同时剥夺大众参与设计研发的机会，抑制了个性化的需求。

而面向定制性产品的3D打印产业以其柔性生产优势，正好迎合了私人定制客户的大量需求，适用于利润空间大、高附加值的创新型产品开发。高附加值个性化的需求是个体和社会发展的必然要求，其将成为未来发展最具有潜力的核心价值[2]。

3D打印技术将引领传统制造业的大批量、标准化、工业化的制造模式向智能个性化定制型的制造模式转变，在柔性生产、小批量及应对制造结构复杂、高附加值的定制性产品等方面具有明显的优势[3]。通过3D打印技术打破了传统产品造型和结构设计的局限性，实现产品创新设计理念。

3 3D打印技术个性化创新设计优势

（1）设计思维无限，激励创新。传统制造技术因加工工艺的局限性，限制产品设计的复杂程度，也束缚了设计者的思维，很难实现产品的创新。而3D打印技术为设计者提供了巨大的设计空间，突破传统加工工艺的局限，为设计结构复杂的艺术品提供条件，让设计师更能够专注于产品的形态创意和功能创新[4]。

（2）设计周期短。3D打印技术针对产品个性化创新设计能够有效的缩短周期。传统制造业从设计到加工制造，周期较长，其很难适应消费者不断变化的需求。而3D打印技术利用设计周期短，能不断实现产品的设计更新来适应消费者的市场需求。

（3）创新设计成本低。在个性化设计中，3D打印技术能降低创新设计的成本。传统创新设计需要在设计完成以后利用传统加工工艺来加工，投入的时间成本、经济成本高。3D打印技术产品对于原材料及能源消耗相对要少。因无需设计价格昂贵的模具，节约研发投入、设计创新的成本。同时，还降低开模不当所带来的巨大风险和经济损失。不仅如此，3D打印技术能实现复杂的模型建造，无限的拓宽了设计者的思维空间， 以便能够满足不同终端客户的个性化定制要求。

（4）优化设计流程。3D打印技术是智能制造的发展趋势，其优势在于突破了传统工艺的约束，拓展设计师的创新思维，实现复杂轻量化结构设计、点阵结构设计、复合材料零件设计及多零件融合一体化制造。其能更好的将产品设计与制造联系起来，对产品的整个生命周期进行优化设计，以便在设计中实现更具有高附加值的创新，突破思维创新的枷锁，同时，也摆脱传统制造业数字化模型设计与真实产品的差异。

4 结语

随着社会经济转型升级，个性化定制将成为新时代市场需求的发展趋势。3D打印技术以其独特的优势，必将掀起制造业个性化定制创新设计的革命，推动制造业从“中国制造”向“中国创造”的转型，符合“中国制造2025”的战略方向。

参考文献：

[1] 孟炯.满足个性化需求的3D打印定制模式创新——兼论实现个性化定制模式的商业化策略[J].科技进步与对策，2016，33（15）：22-29.

[2] 肖含月，李禹臻，张芷茉.3D打印技术在个性化定制产品中的应用研究——以手工口红定制设计为例[J].设计，2018（13）：116-118.

[3] 陈志椿.3D打印技术论述[J].信息系统工程，2018（10）：148-149.

[4] 徐文鹏，苗龙涛，刘利刚.面向3D打印的结构优化研究进展[J].计算机辅助设计与图形学学报，2017，29（7）：1155-1168.