3D打印技术背景下产品设计新模式

张建强

摘 要：随着科学技术的不断进步和发展，3D打印技术的出现和应用给工业生产带来了革命性的变化，大大提升了产品设计质量和效率。本文从3D打印技术的重要性出发，分析3D打印技术环境下的产品设计新模式的优势，探讨新模式的具体应用，以期推动3D打印技术产业的进一步发展。

关键词：3D打印技术；产品设计；新模式

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）24-011-01

近几年来，3D打印技术的应用越来越广泛，并且在工业产品设计，尤其是数字化产品模型制造行业应用方面的作用日益凸显[1]。该技术是一种快速成型技术，基于数字模型文件，应用粉末状金属或者塑质材料等，通过逐层打印形成的立体构造物。随着科技技术和计算机智能技术的发展，3D打印技术在未来必将得到更广泛的发展空间。

一、3D打印技术的重要性

1、促进生产形式的转变

目前，生产组织形式以“集中生产”为主，该形式带来大量的碳排放。3D打印技术促使该模式发生根本性的改变，实现“分散生产”的生产组织形式，以减少碳排放[2]。该技术下的生产组织方式能有效提升生产企业的核心竞争力，实现产品的个性化生产。

2、促进商业形式的转变

3D打印技术的应用促进了“个人生产”商业形式的发展。3D打印技术催生了个人生产的C2B形式的发展，主要以3D打印产品和服务交易为主要内容。随着市场经济的深化，该种商业形式更具优势，成为商业发展的一个主要方向。

3、促进经济形式的转变

3D打印技术以用户体验为导向，促进了经济形式的转变。3D打印技术更重视个性化定制，规模化经济影响力较小，主要集中于消费能力较强的用户，将规模经济转变为体验式经济，也就是3D打印技术有助于提高个性化产品和服务，强化市场应变能力。

二、3D打印技术产品设计新模式的优势

1、拓展了设计人员的想象空间

3D打印主要是借助计算机通过3D软件建立模型，并应用STL文件格式传输到3D打印机，且识别片层截面，完成文件的输出。该模式下的设计师可专注产品形态的创意和功能的创新，也就是设计为生产。能够让设计师对形态进行丰富的想象和创新，而传统产品设计模式是很难达到的[3]。

2、大幅缩短了产品设计成型的周期

3D打印技术可帮助生产企业应对不同要求的消费者，设计师则可通过网络平台来进行创意和设计，重视利基产品的设计、开发及生产。3D打印适合小规模制造，特别是高端、个性的定制产品，比如：元部件的生产。虽然，3D打印生产的材料仍以熟料为主，但金属材料也逐步被应用起来，大大缩短了设计成型的周期。

3、节省了产品设计和研发的成本

目前，市场需求的更新变化速度较快，如果新产品在生产后未得到有效的销售，则会带来较大的经济损失。而使用3D打印技术，可预先将产品生产，如新产品符合技术标准和市场的需求，则可进行模具的开发，再实行批量式生产。同时，3D打印技术和传统模具生产可达到相互补充的效用。该种模式实现了共同设计到销售到按需生产的流程，有效降低了生产企业的成本。

三、3D打印技术背景下产品设计新模式的应用

1、产品设计中的应用

3D打印技术的设计模式为工业产品的生产和开发提供了新的方法。3D打印技术的应用可更为直接、准确、有效的将设计创意转变成功能较多的实际物品，有效减少设计时间和费用，提升了生产企业的市场竞争力。

2、建筑业的应用

对于现代化建筑设计而言，应用3D打印技术，可设计出建筑的初期模型，准确、形象、直观的展示出建筑的效果和相关的测量，以及3D打印技术带来的真实感。在建筑行业，设计师和建筑工程师通过应用3D打印技术来设计和制作建筑产品的外形，应用3D技术可降低设计费用、保护环境、提升真实感，同时节省了设计时间。大程度满足了设计师的创意要求和建筑企业的生产要求。

3、机械制造业的应用

由于3D打印技术的产品设计优势，使其在机械制造业种具有广泛的应用。一般应用在小批量、单个金属元部件的设计和制作上。对于一些特殊复杂的元部件，因单件生产或为小批量生产，通常采用3D打印技术来完成模型，大幅降低了生产成本，缩短了周期，也符合机械设计高稳定度和准确度的要求。

4、模具制造业的应用

3D打印技术和传统模具生产技术的结合，可有效缩短模具开发和制作的时间，提高生产效率，是强化制作关键环节和模型设计的主要方法。3D打印技术在模具制造业中的应用主要有间接制造和直接制造两种类型。

5、医学和航空方面的应用

在医学方面，以医学资料作为基础，应用3D打印技术将人体的各种器官模型制作出来，为外科手术提供了极大的价值，比如可打印出骨骼、牙齿等，有助于丰富临床治疗方法，为人们的健康服务；在航空方面，一些航空实验模型可通过3D打印技术来完成，提高实验的质量和效率。

在现代化设计行业中，要积极转变观念，强化创新意识根据社会经济发展的要求运用先进技术建立科学完善的设计模式。近年来，随着3D打印技术的不断发展和应用，有力推进了产品设计模式的创新和改革，实现了设计师和用户共同参与、共同设计及工作生产的新模式，在各个领域具有广泛的应用，以实现3D打印技术效益的最大化。

参考文献：

[1] 张 楠.李 飞.3D打印技术的发展与应用对未来产品设计的影响[J].机械设计.2013，30（7）：97-99

[2] 李 丹.田 航.3D打印技术在产品设计领域应用的优势[J].艺术教育.2014，9（7）：279

[3] 刘勇利.浅谈3D打印技术在产品设计中的应用[J].中国新技术新产品.2013，25（12）：1endprint