3D打印技术在产品造型设计中的应用

王兴朝

(甘肃省山丹培黎学校，甘肃 张掖 734100)

人们对产品造型设计的关注度在逐渐提升，这在一定程度上推动了产品造型设计的发展。但是，产品造型设计具有特殊性，呈现出批量生产的特点，不能只注重提高生产效率，而忽视其中的艺术价值。3D打印技术具有应用优势，但也存在一定的问题，设计人员在产品造型设计中及时解决造型设计中存在的问题，创新3D打印技术，将数字模型作为基础，结合产品特点进行产品造型创新设计，充分展现产品设计的艺术价值，促进行业的创新发展。

1 3D打印技术及其优势

3D打印技术主要是以数字模型文件为基础，将金属粉末或塑料等作为工艺原材料，在逐层打印或叠加打印过程中得到三维原型实体，实现产品造型的数字设计及数字化制造。3D打印技术以3D设计模型为基础，根据用户需求设置个性化的打印方案，在展现产品造型设计艺术性的同时，充分满足行业创新性发展需求。与传统打印技术项目相比，3D打印技术具有个性化、小型化及智能化等特点，在单层厚度的小型产品造型设计中具有高分辨率的优势，适用于多种材料的打印，可推动产品造型设计行业的创新发展。

3D打印技术的主要优势：其一，节约材料。在产品造型设计中，3D打印技术可改变以往造型设计中的削、切、车、铣等工艺，可根据造型特点、结构等。按照材料需求设计造型形象，避免产品造型设计中出现废弃材料。其二，快速成型。3D打印技术可实现快速成型的目的，这种工艺形式缩短了产品造型的生产时间，简化了加工工序，可满足行业快速发展的需求。其三，自动化。3D打印技术可降低人工成本，利用数字文件制造模型，在简单的数据处理之后即可自动打印模型，实现了自动化发展。

2 3D打印技术存在的问题

产品造型设计中，利用3D打印技术可提高产品结构设计效果，满足复杂产品结构的造型需求，但是在实际运用中也存在一些问题：3D打印过程中容易出现局部卷翘及脱离打印机的问题，需要重新进行产品打印，这会增加产品制造时间。部分产品造型设计的精确度较低，部分零部件会与三维模型产生误差，无法满足打印需求，降低了产品造型设计质量。产品造型设计创新性不足，设计人员技术能力有限，缺乏创新意识及制造能力，导致产品设计缺少艺术性，无法展现3D打印技术的应用优势。3D打印技术具有特殊性，目前主要应用于服装行业及家具设计领域，但发展规模较小，不利于3D打印技术的长远发展。产品造型设计要遵循行业发展理念，加强技术创新，通过应用新材料、新工艺等，创新产品造型设计，但是部分设计人员受到传统思维的影响，没有充分认识到3D打印技术的应用优势，导致产品造型设计相对滞后，对行业发展及3D打印技术的创新发展造成了一定的影响。在制定3D打印技术与产品造型设计方案时，设计人员应充分认识到3D打印的技术优势，对产品造型设计方案进行深入分析，结合数字打印技术解决产品造型设计中存在的问题，不断优化造型设计方案，提高造型创作效果，充分展现3D打印技术的应用优势，为工艺产业的经济化、效益化发展奠定基础。

3 3D打印技术在产品造型设计中的应用

3.1 在玩具造型设计中的应用

在玩具造型设计中，为了提高造型设计的艺术性，应融入3D打印技术，实现产品艺术及造型设计的创新，推动玩具造型设计行业的稳定发展。3D打印技术形式特殊，建立了定制化理念，人人都可以成为玩具的生产者，可避免能源及资源的浪费，如Dream Factory公司针对4～10岁的儿童推出了3D打印城市玩具，这种玩具造型形式新颖，包括建筑物、树木、人物、街道等，儿童可以创建定制适合自己的玩具模型，例如：3D打印汽车模型需要1.5 h，在模型参数输入完成之后，系统可检测设备的运行状态，根据模型需求打印模型，打印完成之后，可去除多余的装饰部分，完成抛光处理。模型设计及打印过程中，不仅可以激发儿童的创造力，还可以推动玩具造型设计行业的发展。

3.2 在家具制品造型设计中的应用

在家具制造行业中应用3D打印技术，可以改变传统的造型设计理念，创新家具制品的造型设计方案，满足行业的创新发展需求。家具制品造型设计中，3D打印技术可结合家具造型的外观特点，按照其基层质量均匀的要求，通过逐层堆积及纹路打印，充分展现家具产品的独特艺术风格，给人们带来视觉上的冲击。3D打印家具技术的推出，解决了造型设计中存在的问题，如某家具公司通过合作交流，推出了3D家具打印技术，可利用三维扫描技术任意缩放模型尺寸，提升造型设计的精度，实现了数字技术与现代产品的有效融合。在家具行业发展中应用3D打印技术，不仅可以提高家具的装饰性能，还可以解决传统家具造型设计中存在的问题，促进行业的长远发展。

3.3 在文化娱乐产品造型设计中的应用

将3D打印技术应用于文化娱乐产业，可以创新文化娱乐产品的造型艺术形式，推动产业艺术的多样化发展。在艺术品摆件造型设计中，利用3D打印技术可以完成一些高难度的生产任务，激发艺术者的创作灵感，为行业的创新发展提供动力。在乐器造型设计中，3D打印技术可以根据乐器的零部件、组装形式等形成打印方案，提高乐器外观的艺术效果，避免因造型设计引发音质问题，推动行业的创新发展。将3D打印技术应用于个性消费品中，可以针对不同的造型结构设计不同的产品造型方案，如Polychemy公司利用3D打印技术推出了全新的手机壳营销模式，采用3D打印模板，经过雕刻及制作等工艺，制造出了个性化的手机壳，给消费者留下了深刻的印象。

3D打印技术还可服务于作品宣传等各类文娱产品，如某部影视作品的周边产品或某个人物形象的应用造型设计。针对人们对文娱产品外观造型的独特需求，定制人物海报，利用3D打印技术对海报中的色调进行最贴合人体皮肤或定制原图的调整，避免传统印刷技术出现的色块单一、易溶于水等问题。结合定制者对海报形象的等比例改造需求，帮助其测量测评海报画布中的人物尺寸和实际效果，避免人物面部被侵染或磨花。还可以取掉已损伤的海报的原本图层，进行二次打印处理，利用3D打印技术对数字文件造型模型进行复制，将海报人物与计算机设计结合，进行建模处理，将立体模型形象作为一种造型设计成果，打印在海报画布中，完成具有科技感的产品造型设计。而其他形式的文娱产品也可以通过类似的3D打印技术流程，进行造型设计和造型模型的呈现。

3.4 在房屋建筑模型造型设计中的应用

建筑设计和实施需要消耗大量的材料，以往的3D建模方式是通过收集已有房屋的数据和每平方米内使用的墙面拼接位置数据，在计算机中建立一个可供全方位观赏的建筑模型。这种做法给人的视觉体验感不够直观和清晰，容易令设计师忽略房屋空间的改造和屋内吊顶位置的层高限制，导致无法从整体造型设计角度考虑建筑实体空间的安排，使得房屋建筑设计缺少可供选择的内部构造结构。将3D打印技术应用于建筑造型设计中，可根据房屋建筑的体量和内部构造需求，采用完整的打印方法，拼接房屋内部墙体，改造建筑模型的内部及外部造型，便于设计师随时修改方案。必要时还可选择性打印外部墙体，直接进行建筑的外观造型设计，使设计本身不受空间和内部构造限制，先完成外部造型部分的设计，再对建筑内部添加隔断，预留家电和水电插口。将3D打印技术用于打造复杂的房屋建筑模型，可满足人们的实际生活需求。

3.5 在家居用品及文具造型设计中的应用

生活中有很多消耗品，需要人们及时清理或更新，否则会影响个人生活状态。这类物品具有可观赏性和实用性，能给人们带来极强的体验感，故而销量稳步上升。但有时物品的过度堆积会给人造成空间压迫感，清理过程造成大量的浪费。将3D打印技术应用于文具组装零件中，人们可以根据说明书完成对文具的安装，减少因零件丢失造成的浪费。一些文具造型设计要求精美，如学生日记等手账本，在纸张厚度和外观造型上都要能满足学生的视觉和书写体验，无论他们使用怎样的笔、胶带等配套文具，都能在手账本上完成基本的书写和绘画，不出现卡纸、拓印等现象。3D打印技术可以检查手账本中纸张的堆叠程度，对超过一定厚度的纸张进行相互分离和裁剪，以保证文具质量，为学生带来更好的体验。

3.6 在手机配件造型设计中的应用

人们对手机造型有着独特需求，每个人所喜爱的手机外观造型细节都有不同，主要有翻盖、滑盖、直板、拼接等类型。手机外壳和听筒是手机的常见配件，使用过程中，应满足不同机型配置条件变更的需要。常见的手机配件有手机壳、耳机、充电宝等，为了满足人们对手机配件的造型设计需求，可使用3D打印技术进行配件组装和测试，提升配件质量和功能，还能为人们提供良好的配件售后服务。手机配件造型应加强嵌入式设计和携带式设计，如手机壳的造型设计，必须要贴合手机机身，给人感官上享受。大部分厂商会提供手机壳外置设计，方便人们根据个人喜好更换外观造型，应用3D打印技术可拓印出手机壳的外部结构，采取半包边或全包边的造型设计，为每部手机量身定制符合其尺寸的手机壳，并根据人们的使用需求，对手机需要预留的充电孔和听筒位置进行等比例造型设计，以放大手机外放时的声音或降低手机播放声音时的震动频率，满足人们对手机配件造型的需要。

4 结语

在3D打印技术与产品造型设计中融合数字打印技术，可以解决产品造型设计中存在的问题，通过造型设计方案的优化及创新，充分发挥3D打印技术的优势，为工艺产业的经济化、效益化发展提供技术支持。3D打印技术应结合时代发展需要，认识到3D打印技术存在的问题，分析其影响因素，制定创新性的技术处理方案，逐步提高3D打印技术的使用效果，促进产品造型设计行业的发展。