3D打印技术在工业设计上的研究

王熠林 李姣静

作者简介：王熠林（1995—），男，本科，助理讲师，研究方向为3D打印、数控技术。

摘  要：在社会不断发展中科学技术在不断发展与更新，3D打印技术是工业领域中的新型技术，运用3D打印技术能够简化创工业设计中烦琐复杂的工作流程，降低企业的成本投入，提升企业工作效率，为工业设计工作提供了极大的便利与效益。在3D打印技术中运用3D软件设计模型与数字技术进行结合，在原料打印机的支持下制作产品，3D打印技术常常应用于制作模具及工业设计环节，并在不断研发中融入新产品开发与制作中。该文专门针对3D打印技术在工业设计上的应用进行研究，以供各界同仁进行参考。

关键词：3D打印技术  工业设计  研究  工艺技术

中图分类号： TB47          文献标识码：A           文章编号：1672-3791（2021）12（c）-0000-00

Abstract： With the continuous development of society， science and technology are constantly developing and updating. 3D printing technology is a new technology in the industrial field. The use of 3D printing technology can simplify the cumbersome and complex workflow in creative industrial design， reduce the cost investment of enterprises， improve the work efficiency of enterprises， and provide great convenience and benefits for industrial design. In 3D printing technology， 3D software design model is combined with digital technology to make products with the support of raw material printer. 3D printing technology is often used in mold making and industrial design， and integrated into new product development and production in continuous R & D. This paper focuses on the application of 3D printing technology in industrial design for reference.

Key Words： 3D printing technology; Industrial design; Research; Process technology

在科学技术水平不断发展与更新中，推动了3D打印技术的应用与发展，3D打印技术是一种快速成型的工业技术，具有生产成本低、高效率等多种优势，为此深受各个行业与领域的关注，并在发展中被广泛应用于各个行业领域中。在3D打印技術日益发展中，我国对其研究与应用也在逐步提升，并在教育、医疗、建筑、工业等领域都有涉猎，促进了3D打印技术的蓬勃发展。同时也提升了对3D打印技术的要求，令3D打印技术面临创新的挑战。

1 3D打印技术的特点

1.1 3D打印技术创新了工业制作方向

在工业生产中产品的设计与制作的实现主要依靠工艺技术，3D打印技术的应用改变了传统工业设计与制作理念与方式，在工业设计中应用3D技术实现模型呈现，规避生产中可能遇到的一系列问题，只要具备三维软件建模能力，就能够将任何难以呈现的模型设计通过3D打印技术轻松呈现，在科学技术的更新发展中3D打印技术的印刷精度已经能够精确到0.01 mm、分别率也达到了600 dpi，并且印刷的速度也有了大幅度提升[1]。

1.2 3D打印技术，可以提升企业生产效率

在工业生产中运用3D打印技术进行产品设计与生产，可以规避及其加工与模具生产中存在的一系列问题。可以运用三维软件模型设计，生产与企业要求相符的产品，促进设计工作与生产环节一体化发展，在整个环节中节约了新品研发的时间，提高了生产效率，在3D打印技术下成型的产品与传统模具生产的产品相比密度更加均匀、形态更加标准，可以有效提升企业的生产效益[2]。

1.3 3D打印技术具有不可预知的可能性

在科学技术不断发展中，3D打印技术越发成熟并应用于多个行业与领域，人们通过电子商店就能够购买到3D打印设备，操作过程也十分简洁、方便。3D打印技术属于新型技术其发展有待深切研究，有可能在未来的发展中就会实现人们能够运用3D打印技术打印自己需要的产品。

1.4 3D打印材料具有多样性

在3D打印技术的不断发展中，其涉猎的领域十分广阔，当前的3D打印技术能够实现上百种原料的打印，包含了航天、建筑、医疗、玩具、珠宝等多个领域。这体现了3D打印材料的多样化特点[3]。

2 3D打印技术在工业中的应用

3D打印技术是科学发展下的产物，其研发与应用改变了工业设计生产的方式与模式。3D打印技术已被广泛应用到了产品设计、模具制作、珠宝设计、电子设计等工业设计环节中。3D打印技术在工业设计中的具体应用体现在以下层面。

2.1工业设计所需工具的制作

制造工业设计中包含了多种学科内容，是一项极富创造力的设计工作，在工业设计中设计师会事先了解生产中存在的问题，进而设计能够解决生产问题的产品，根据工业生产需求进行自主研发与设计，用于辅助工业生产工作。这些工具的设计与制作就是依靠3D打印技术开完成，运用三维设计软件对模型进行数据分析并打印制作，节约了产品设计与生产的时间。在此过程中，企业不需要花费额外的资金对产品进行购买与安装，节约了企业的生产成本，通过3D打印技术完成的产品的设计与生产，优化了工业生产流程，令所设计的产品更加符合要求，优化了产品的设计与生产[4]。

2.2 个性化模具和功能原型的制作

在传统工业生产与设计中，涉及多种零部件及生产模具，同时具有多种缺点，主要包括：工作时间相对较长、工作效率难以提升、生产成本过高、无法保证产品精准性，但是运用3D打印技术能够解决以上全部问题，并且生产效率极高。

2.3 工业设计产品的批量生产

在3D打印技术快速发展中，技术在不断更新，其中的成本随着发展在不断递减，同时打印所花费的时间也在缩短，并且实现了多种原材料的打印，关于打印的方法也趋于多元化，与之前生产设计的产品相比较，生产效率、生产时间及生产成本都有了极大的提升。在3D打印技术的不断发展中，技术不会受到时间、地点等限制，在运用3D打印技术进行生成时一旦出现问题能够及时停止生产，在此环境中设计人员只需对模型进行修改便能继续进行生产，运用3D打印技术设计的产品，能够快速进入到生产环节，提升了生产效率节约了设计与修改的时间，同时降低了错误设计生产所带来的风险，促进了工业批量设计产品的工作效率。

3 3D打印技术所带来的机遇

在科学技术及网络时代的快速发展中，我国未来的发展趋势将会是智能化、大数据、人工智能及云技术等，是高科技发展的时代，同时也是提升了对工业设计的要求，令工业设计面临极大的创新挑战。科学发展是社会发展的原动力，科学技术的创新能够推动我国的创新发展，其中3D打印技术就是科学发展下的新型技术，3D打印技术的研发与应用，为工业设计与生产提供了全新的发展方向。

3.1 设计灵感更加活跃

在传统工业设计与生成中，由于工艺及技术的制约，导致大部分的工业设计师的灵感仅停留在思想层面，所以影响了工业设计现代化大发展。3D打印技术的研发与应用激发了工业设计时的创作灵感。在3D打印技术的应用中依靠电解沉积材料形成实体，改变了传统生产模式，在工业生產中不再运用铸造。切割、弯曲等传统工艺技术。只要设计人员具备计算机应用方法，能够熟练掌握三维建模软件就能够实现工业设计与生产。在3D打印技术中设计人员需要具备运用计算机将自身想法与理念呈现的能力，运用3D打印技术将脑海中设计的模型打印呈现，不需要设计人员了解工业生产中的数百种工艺技术与要求。3D打印技术与传统技术有所不同，属于额外的设计制造方式，设计师能够在三维模型设计中进行大胆常识与实验，不需要进行实际生产，同时在设计中能够随时对模型进行查看与验证，让设计师的设计灵感更加活跃[5]。例如：有位法国的工业设计师曾运用3D打印技术，设计及制作了固定桌子与椅子。如果单纯依靠传统工艺技术很明显是无法实现设计与制作的。另外，该设计师还运用3D打印技术设计了一次性折叠椅，一次性折叠椅的所有折叠部分全部由3D打印技术所完成，没有添加任何的零部件。

3.2 个性制定更容易

在传统工业的设计与生产中主要关注产品的实用性要迎合大众的多样化需求，因此在设计中产品的风格有限，没有重视到用户的个性化需求。在社会不断发展中人们的生活水平有了大幅度的提升，人们对产品有了更高的要求，产品市场也趋于多元化发展，虽然工业企业也在结合群众的需求不断调整生产模式，但是由于上产模式是以批量生产为基准，所以无法满足用户的个性化需求。而3D打印技术的应用与研发，实现了工业设计生产的个性化与智能化，促进了工业制造个性化发展，极大地满足了当前社会发展对工业技术的需求，用户能够通过3D打印技术运用简洁的方式及低廉的成本购置到适合自身的产品，推动了工业设计与生产的个性化发展。

3.3 产品开发周期更短

在工业生产中用户十分关注新产品的更新速度，新产品的更新速度也是企业获取利润的有效途径，假如新型产品在设计与生产中花费的时间越长，也就代表其利润点就越低。因此，应在产品设计与生产环节中节约时间，提升新产品的上市速度，以此提升企业的利润。而运用3D打印技术进行产品设计与生产能够有效提升设计与生产的时间，应用3D打印技术设计与生产，相对比传统设计生产的效益高出3倍，还能独立完成完善产品设计流程。

3.4 产品风险更低

在工业生产中企业常常会储备大量的库存，为了满足用户的需求，但是计划永远赶不上变化。在企业中常会出现库存过多，导致供大于求，对企业造成经济损失。而运用3D打印技术进行设计与生产时，只要设计模型保存在电脑中，产品就能通过3D打印技术进行随时生产，生产数量也可根据需求随意修改。在3D打印技术的应用中工业企业能够实现零库存，企业完全不必提前积攒库存，在订单产生时进行随机生产即可。3D打印技术的应用对新型公司的成立有极大的益处，有效控制了产品生产的成本，降低了企业的风险因素。

4 3D打印技术带来的挑战

3D打印技术的应用与发展，为我国工业生产带来了挑战，同时也提供了创新发展的机遇，因此工业企业要想在社会转型中取得一席之地，应抓住机遇迎难而上，不断吸取经验，促进工业企业稳步前行。

4.1 工业设计服务模式的挑战

在3D打印技术不断应用与发展中，推动了工业设计与生产的改革，在工业生产中批量生产与单量生产的成本近乎一致，预示了大规模生产已经成为了过去式发展形式。我国工业设计与生产的未来发展趋势将会由密集生产转变为分散生产。在此环境中，应对工业设计生产服务模式进行创新，满足当前社会发展需求。我国工业制造企业，应把握先机，对工业设计生产服务模式进行改革，提升自身的市场竞争力，促进工业企业转型发展。

4.2 知识产权重新界定与保护

在科学化发展中产品一旦能够通过数字信息进行呈现，就会提升产品被仿制与复制的风险，更多的企业会应用3D打印技术在市场中推行一样的产品，因此需要对知识产权进行重新定义与保护。另外，如果运用3D打印技术能够轻易地仿制产品如银行卡、钥匙及枪支，将会对社会造成不安影响，因此应提升对知识产权的重视，有关部门应对知识产权进行重新定义，并增设法律条款与规定，提升对知识产权的保护意识。

4.3 专业人才急剧短缺

3D打印技术的发展与应用与专业技术人员的研发与创造有直接关系，在科学技术日益发展中，对人才的需求也在日益提升。在运用3D打印技术过程中，会涉及不同的专业技术，如三维设计、三维建模及产品打印等，因此设计人员应熟练掌握不同的技术，如切割、抛光、烧制及组装等[6-8]。因此，高校应加强人才培养力度，结合行业发展需求，培养人才具备综合能力。可以通过开展校企合作的方式进行，提升校方对企业需求的了解，便于高校针对性培养人才。

5 结语

在科学技术不断發展中，3D打印技术的应用与研发，改变了工业领域的设计与生产方式，同时为工业企业带来了创新挑战，在科学时代要想持续发展，工业企业应结合社会发展形势调整工业设计生产服务模式，对知识产权进行重新定义与保护，同时加强对综合型人才培养力度，在社会转型中稳步前行，推动工业企业科学化发展。

参考文献

[1]姚轩，程冕，段家现.3D打印技术在工业设计教学中的应用研究[J].智库时代，2019（21）：218-219.

[2] 张烨.基于3D打印最优解决方法的康复产品设计研究[J].科技创新导报，2019，16（6）：159-160.

[3] 李培远.基于电子产品电气互联中的3D打印技术应用探讨[J].计算机产品与流通，2019（3）：46.

[4]缪丹云.3D打印技术在机械设备设计中的有效运用研究——评《3D打印技术与产品设计》[J].电镀与精饰，2020，42（3）：48

[5]姜佳良，叶燕斐.浅谈3D打印笔在产品设计领域的应用[J].科技创新导报，2019，16（23）：76-77.

[6]解雨点.基于3D打印技术的SOHO家具设计应用与研究[D].重庆：四川美术学院，2019.

[7]赖诗卿.3D打印技术在产品设计中的运用研究[J].工业设计，2020（10）：31-32.

[8]邓朝广.工业设计中的3D打印技术初探[J].科学技术创新，2020（21）：77-78.

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