3D打印对工业设计发展的影响

1 概述

3D打印是制造技术的原理创新，随着技术的愈发成熟，在为制造业带来新一轮革命的同时，也为研发、设计特别是工业设计，提供和发挥了强有力的技术支撑和引领作用。因此，文章专门针对3D打印在工业设计中的应用和对设计师和消费者的影响进行探讨，为3D打印对工业设计发展趋势和影响提供参考。

2 3D打印在工业设计中的应用和影响

3D打印技术出现在上世纪九十年代中期，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。这项被称为“快速成型”的技术，摆脱了传统机械加工中“去除材料”的方式，采用“材料堆积”的方法，使加工对象不受复杂程度的限制，使平面生成立体的过程变得简单易行，这对于追求“形”和结构艺术的工业设计来讲至关重要。

2.1 设计和制作协同工作

技术，使得创意、设计、工程分析、制造和服务融为一体，共享同一个数据平台，实时反馈各方的意见，实现设计与制造无缝对接、协同工作。

2.2 提高设计制造精度

相较于传统手工制造的模型样机表面质量不高，产品外观逼真程度较差，可装配性不强等弊端，3D打印能够代替“工匠”的劳动，使得模型变得更合理、更精密、更符合实际的需要。

2.3 缩短研发设计周期

3D打印技术可以提供制造样件，简化消化图纸的时间，在几天或几周内将概念设计转化成模型样件，修改细节时只需要在电脑上完成，从而对处于设计阶段的产品做出快速评价、修改及功能试验，极大的缩短试制周期和生产成本。

2.4 复杂模型的直接制造

利用3D打印机制作出来的模具几乎不受零件的形状和结构的任何约束，尤其在加工复杂曲面时更显其优越的性能，设计师只要在电脑上完成产品设计（CAD），并编写好加工流程，计算机与数控设备将一道自动完成造型过程。而且随着3D打印技术的发展，可用于制造的原型材料日渐丰富，性能也日趋完善，一些非金属快速原型已有较好的机械强度和热稳定性，可以直接用作模具或是生产成品。

2.5 逆向设计的充分运用

逆向工程技术采用了3D扫描和3D打印技术相结合的方式，实现了产品的快速制造。它将已有实物（油泥）模型通过三维扫描技术测得模型表面的点云数据，经过曲面重构造型软件获得实物模型的3D数字模型，用于后续的计算机辅助分析与制造。

一是即可以快速的复制实物，也能够放大、缩小及修改实物模型，并且可以对已有模具进行创新设计。二是可以方便地对3D打印技术本身制得的原型产品进行快速、准确的测量，用以验证由三维CAD设计而制得的零件与原设计的吻合程度，改进产品设计中的不足，使产品更加完善。三是对于进口模具，模具的3D数字模型可能无法获取，或因使用年限较长，模具在使用过程中由于损坏、修改等原因，需要进行型面的烧焊再由钳工修补，然而修补后的模具质量往往并不理想，这时可借助逆向工程对磨损区域的识别与恢复功能，重构模具的3D数字模型，以提高制模、修模的效率和质量。同时，许多受损文物，利用逆向工程能够有效的将残缺部分还原。

3 3D打印对设计师和消费者的影响

随着经济的发展，大众需求的多元化、个性化和小批量、多品种已经成为现代消费的发展趋势，从高级定制服装、饰品、家具，到汽车、游艇等等各个领域。3D打印的应用，一方面设计师现在可以尽情的拓展想象空间，把在虚拟世界中创造“作品”带到现实生活中进行修改、完善和再创新，将设计图纸快速成型使之具象化。通过3D打印提供的实体模型不仅充分调动设计师的想象力与创造力，也有助于检验消费者对产品的兴趣与认可度。从长远来看，这对设计师审美品位、设计能力的不断提升大有裨益。

3D打印在各个设计领域的应用显著提高了效率。在设计中，设计师和建模师或者模型师可以利用三维打印技术快速地将自己所设计的产品变成实物，可方便快捷地将产品模型提供给客户和设计团队，使客户也可以随时参与到产品的设计中，方便客户和设计师的及时沟通从而促进了客户、市场、企业之间的交流，及时调整方案，从而是产品更有效地得到市场的认可，在相同的时间内缩短了产品从概念到市场销售的时间，以达到全面的控制，更加合理地又优化了设计资源和市场资源。

此外，3D打印对设计师还产生了诸多影响，如独立设计师可依靠3D打印技术将自己的创意变成真实的产品，从而催生了大量独立设计师及设计品牌；设计的社会化趋势将会打破以往设计组织的僵硬的结构划分，消费者获得了自己设计、生产产品的权力。

另一方面，随着3D打印能力的不断进步，消费者将不再是产品被动的接受者，他们甚至可以成为“设计师”兼“工程师”，在家亲自动手生产专属自己的物品。除此之外，几乎所有的产品均可打上消费者个性化的印记，生产商只需要提供一个平台，消费者就能够依据个人的喜好对产品进行设计。产品对消费者而言将不再是一成不变、大同小异的旧面孔，每个消费者手中的产品都可以变得独一无二和与众不同。

4 结束语