基于产品造型设计层面的3D技术应用研究

张珑荟 黄劲松 （武汉城市职业学院 430064）

随着当今科技水平的不断提升，3D打印技术也取得了巨大的发展与进步，并且已经被广泛应用到了人类社会生活中的多个领域。尤其是在产品设计领域有着十分巨大的市场前景。作为一种新型的工业技术手段，3D打印技术极大推动了制造业的蓬勃发展，同时这一技术也是当今工业革命的一项主流发展趋势。随着相关技术手段的逐渐成熟，3D打印也将得到更加广泛的市场应用，对人们的日常生活将会带来翻天覆地的重大影响。本文将重点针对3D打印技术在产品设计领域应用情况展开探究。

一、3D打印技术的应用途径

与以往所采用的制造工艺相比，3D打印技术具有极其强大的技术优势，可十分便捷地做到传统生产技术所难以达到的组织结构与外观制造，并且整个实现过程简便易行，完全不会新增额外的成本费用，且可实现一次成型无需进行组装处理，相关的生产人员也不用具备丰富的制造专业能力与经验。而且随着这一项技术手段的不断完善，其设计应用将会得到越来越广泛的普及。

（一）产品造型设计

由于3D打印技术从产品设计到生产一整个过程中具备极高的契合度，因此这一项技术在产品设计方面应用极其广泛。在开展产品设计工作时，相关的设计人员大都会在纸面上完成设计工作，而后再进一步开展产品模型制造工作，然而受制于以往常规生产材料的性能制约，单就模型制作的过程就需耗费大量的时间，且精度水平还无法保证。而通过应用3D打印技术则可使这一问题迎刃而解，相关的设计人员仅需利用3D模拟软件进行模型搭建，而后便可直接打印生产，设计过程的耗时将会大大缩短，精度水平也能够得到有效保障。从设计到生产的一次成型，能够大幅度降低额外的人力及物力成本支出，且不会导致材料的浪费，能够最大程度地保障对生产材料的充分利用。并且在生产阶段中，应用3D打印技术能够实现更加准确且高效的产品生产，同时在缩短产品研发周期与费用方面优势显著，对于企业而言，这也是迅速抢占市场份额的核心关键。

（二）机械制造设计

3D打印技术最为突出的一项技术性优势即一体化成型制造，省去了产品部件的组装拼接环节，这一项重大突破也将促使3D打印技术得到更加广泛的应用。应用3D打印技术所生产出的产品往往分割部件相对较少，大多都具有较高的一体化程度，而且即便是分成了多个部件，其彼此之间的关联水平依然很高。由于3D打印技术实现了整体化程度更高的机械产品制造，突破了传统工艺所面临着的诸多限制，导致产品在设计制作过程中必须重新考虑原有的产品衔接与各零部件尺寸、形状等问题。考虑到机械制造与工业领域内的规模化生产较为接近，因此针对需求总量较小且精度水平较高的需求，便需用到3D打印技术，如针对单一类型的金属零部件与产品配件生产。针对部分相对较为复杂、总体数量上无过多需求，但有较高精度需求的机械产品，可利用3D打印技术的优势来生产。

（三）个性化产品制造

3D打印技术以其特有的优势性能也衍生出了一些新的产业发展方向，例如在个性化产品生产领域，由于3D打印技术能够实现对十分复杂结构的精准制造，因此也为更富创意的设计理念实现提供了新的可能性，可直接摆脱传统生产制造技术的限制。相关的设计人员可利用计算机设备上的模拟软件来进行各种个性化产品的结构设计，大大降低了产品设计的门槛，只要拥有一台电脑并安装相应的设计软件，人人都可成为设计师，所设计出的产品模型只需通过与3D打印设备连接便可生产出来，这也是目前3D打印技术发展的主要方向。

二、3D打印对产品造型与结构设计理念的影响

（一）对产品造型设计的影响

相关的工业产品设计人员在开展造型设计之时，应当充分应用目前已具备的各种新型工艺技术、新材料以及人文思想来打破传统观念，不断做出创新式的产品造型设计。特别是随着目前3D打印技术的快速发展，生产工艺已经不再会对设计人员的想象力产生限制，从理论上来说，无论多么复杂的结构，通过3D打印技术都可被制造出来，且其精度水平也完全符合设计标准。设计人员可借助对产品形态与功能的发展创新，来赋予产品造型更加特殊的意蕴内涵。与此同时，相应的产品设计工作也将具有更加丰富、多元的发展趋势，产品造型将会更加侧重于艺术审美，这同时也将会对社会公众审美水平的提升产生巨大的促进作用。

（二）对产品结构设计的影响

3D打印技术最为突出的一项特征即为能够实现对产品结构的一次成型，且不会有任何的衔接痕迹出现，无论是多么复杂的产品结构，都无需再组装或开模，并且一次成型。相较于传统的衔接方式，其产品结构稳定性也将会有大幅度的提升。以人们日常生活中经常会用到的锁链为例，在传统的生产工艺中，通常是将两根直条材料弯折成闭合的“0”型，并使之互相嵌套，而后将衔接部位焊接处理。采取这样一种传统制造工艺不但操作麻烦，且费时费力，同时焊接部位也容易出现开裂情况。而反观应用3D打印技术所制造的锁链，可实现一次成型，不仅制造过程简单高效，而且无需进行组装，完全没有焊接部位，整体结构更加稳固、可靠。

三、3D打印的技术优势

（一）拓宽设计思维

3D打印技术具有一体化成型特征，这也促使一些复杂结构产品的生产变成了现实，而且在实际生产过程中操作起来也十分方便，设计人员仅需利用计算机设备中所安装的产品设计软件对产品进行设计便可制作出产品模型，而后导出STL格式文件，利用打印机进行生产即可。通过3D打印技术所生产出的产品是通过打印材料三角形堆积所形成的蜂窝状结构，其三角面积越小，生产出产品也就会越精密。即便是高度复杂的结构也能够通过十分简单的方式来生产，打破了生产条件的局限，设计人员的设计思维也将得到拓宽，这一点是传统产品制造方式所难以实现的。

（二）缩短产品周期

随着目前人们消费能力的不断增强，对于产品的更新需求速度也在不断加快，要想有效适应急剧加快的市场变化，产品生产模式也应做出相应的调整。在以往的产品生产模式当中，由最初的产品设计直至最终产品被生产出来，这当中存在着诸多的环节流程，且过程十分繁杂。如在确定了设计方案以后还要进行模具的制作，这一步骤不但会耗费过多的时间成本，且还会导致资金费用成本的增多，甚至还要关注产品衔接等局部细节处理问题，这都会导致产品生产周期被延长。而通过应用3D打印技术则能够直接省去产品的制模环节，且可实现一次成型，产品从设计到推出的一整个周期将会被大大缩短。

（三）降低研发费用

面对当前快速的消费环境，产品生产也要及时更新，但是大批量的产品生产必须要依赖于模具制造，而仅就一套模具的成本就十分高昂。若是在模具研发出来后，产品市场反响不好，很有可能会导致企业面临巨大亏损。而通过应用3D打印技术进行新产品研发生产，可生产出少量产品测试市场反应，再根据市场反馈结果来决定是否大规模生产，由此便可为企业节约出一大笔的研发费用。

四、结语

总而言之，尽管目前3D打印技术仍然存在着设备尺寸较小与可供打印的材料种类有限等问题。但同时也要认识到3D打印技术在当前的产品设计领域内已经取得了巨大的发展，利用这一种新型技术手段，可促使有关的产品设计人员能够突破传统工艺技术与结构限制，打破固有思维僵局，创新研究出更多新型化的应用产品。同时随着这一项技术手段的日渐完备，在今后的产品设计领域，也必将会得到更加广泛的应用。

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