3D打印技术在产品设计领域应用的优势

摘 要：3D打印技术是近年来新兴的技术类型，对传统制造业带来了较大的影响与变革，也为设计工作的开展提供了新的方式。本文对3D打印技术在产品设计领域应用的优势进行研究。

关键词：3D打印技术;产品设计领域;应用优势

0 引言

近年来，在科学技术不断发展的过程中，3D打印技术获得了快速的发展，作为一种新技术获得了人们的关注，在产品设计等方面获得了显著的效果。为了更好地应用技术，要充分把握其应用优势，结合行业特点应用好技术，不断提升产品设计水平。

1 对产品设计的影响

在产品设计当中，结构与形体设计是重要的组成部分，也将直接对产品美观产生影响。3D打印技术的出现，使得工业设计从之前传统生产的大规模、批量化向个性化模式转变，产品设计因此具有更大的可能性与更多的方向。其高效率、复杂结构、低成本、无衔接与一次成型特征，都能够使其在造型、结构等方面具有更多的创新空间。第一，产品造型。如今的产品设计并不局限于已知的领域，而是在材料、工艺、技术等方面不断创新。3D打印技术出现后，产品在生产方式上已经不再限制设计时的想象力，在创新产品形态的情况下，产品造型也有了创新。此时，产品在设计当中具有多元化特点，能够有效地增强产品的美学属性，这可以说迎合了流行趋势，在造型方面，高度重视艺术化审美体验，这对消费者的审美水平具有十分积极的意义。第二，产品结构。能够一次成型、无衔接是3D打印技术的主要特点，面对很多嵌套结构以及复杂造型，不再需要经过组装以及开模的过程。在传统制作中，经常会存在焊接结构，并因此使产品具有不稳定性;而应用3D打印技术，则能够有效消除焊接结构，以此提升产品的稳定性，不仅能够提升产品的可靠性、结构强度，也能够有效地提升产品生产效率。

2 应用优势

在产品设计中，3D打印技术的优势体现在：第一，缩短成型周期。在如今社会发展的过程中，人们的消费水平不断提升，并因此使产品的更新速度更快，以此更好地满足市场的需求。在以往的产品制作中，从开始对方案的设计到最终成品的上市，需要经过一个较为烦琐且复杂的过程，如在设计方案确定完成后，需要制作模具才能形成最终的产品，而在该过程中，也将在增加产品成本的情况下，使产品的生产周期得到延长，并因此需要考虑产品连接等方面的处理。这些问题的存在，都将大幅度增加产品的生产周期。而在合理应用3D打印技术的情况下，则能够帮助企业有效缩短产品的成型周期，帮助企业获得更好的市场份额。第二，打破思维局限。3D打印技术具有一体成型的特征，能够较好地实现复杂结构产品设计目标，有效提升产品制作的可能性。在实际工作中，设计人员可以在三维软件中制作完整的产品模型，以STL文件格式导出，以此输出打印机文件，即可以等待打印产品。对于3D打印产品来说，其并非是普通实心的，而是由大量三角形堆积形成的蜂窝状，当其具有较小面时，能够获得更为精细的物体。在这种情况下，能够以简单的方式实现复杂的结构与造型，在没有条件限制的情况下，设计人员不受约束，能更好地发挥自身的想象力，获得传统工艺技术无法获得的设计作品。第三，节约研发成本。在如今市场快速发展、竞争比较激烈的情况下，相关产品要能够在此过程中快速更新换代。要想对产品进行大规模的设计制作，与生产模具的设计是分不开的，而在每次设计模具中，都将耗费较高的设计开发成本，如果模具在开发后形成的产品在销量上存在不足，则将因此为企业发展带来较大的损失。应用3D打印技术能够改变传统生产销售模式，即先通过3D打印技术开发新产品，之后尝试将产品投放到市场上，看其是否能够满足市场的需求，再结合市场反响与结果开发模具、批量生产或者升级产品。同时，在机械领域，3D打印技术在实际应用中与模具制作也互为补充，能够在有效降低成本的基础上，提升企业的生产效率，最大限度地降低模具在产品生产中的损失与不确定性。此外，3D打印技术还能够与网络连接，通过网络传输方式，以便利的方式在异地打印，以此有效减少物流费用。可以说，该技术在实际应用中能够有效地降低工业设计和制造成本，有效地提升产品设计的全面性、创意性。

3 主要应用方向

3.1 产品设计领域

契合度高是3D打印技术的主要特点，并因此在产品设计领域得到了广泛的应用。在实际的产品设计中，在纸面设计工作完成后，设计人员就会制作产品的模型。受到传统材料的特性的影响，需要耗费较长的时间制作模型，且无法保证制作精度。而应用3D打印技术，就能够有效解决这个问题，设计人员在建立模型后，即能够对其进行直接打印，所用时间更少，且具有更高的制作精度，在一次成型的情况下，减少利用材料，有效减少了传统材料制作中造成的浪费。在实际制作产品时，该技术也能以精准、快速的方式制作样品，在有效减少研发费用、开发周期的基础上，便于企业更好的运作与生产。

3.2 机械制造领域

无衔接、一体成型是3D打印技术的主要优势，使其在机械制造领域具有较高的应用价值。在实际打印当中，成品很少对部件进行分割，并因此使不同部件间具有较强的关联性，体现出明显的整体性。尤其是对于需求量较少，且对精度有较高要求的零件来说，更适合通过3D打印技术直接成型。同时，需要注意到，3D打印技术在实际应用当中也具有一定的局限性，受到材料艺术的限制，在使用的打印材料方面较多为金属，因此在实际打印中，即需要经过一个熔化金属材料、逐层叠加的过程，并因此需要较多的制造时间与成本。而对于3D打印技术优势来说，更体现在解决复杂结构问题以及具有较大难度的问题中。目前，经常使用的方式就是将3D打印技术与传统数控机床结合起来应用，在复合加工、各自发挥优势的情况下开发新产品。

3.3 医学领域

在多年发展的过程中，医疗水平不断提升。在3D打印技术出现之初，人们即在医学方面的应用进行了积极的研究与探讨，并取得了一定的成果。例如，可以医学视频资料为基础，通过3D打印技术打印人体感官模具，这在外科手术活动中具有较高的价值。在国外，3D打印技术在医疗领域也获得了一定的发展，在人体软体组织、内部器官等方面已经取得了一定的成果。该技术能够对牙齿、骨骼等进行打印。在义肢打印中，使用3D打印技术不仅不需要开发模具，且具有较快的成型速度。此外，也有研究人员使用3D打印技术打印出无菌牙齿，能够在不受细菌影响的情况下，有效防止蛀牙情况的发生。可以预见，在3D打印技术不断发展的过程中，其在医学领域还将获得更好的发展。

3.4 个性产品领域

3D打印技术优势也使其具有了新的产业方向。在个性产品制造当中，其在应用中即能够制作出很多复杂的造型，使设计人员以此具有更大的发挥空间，在不受传统限制的情况下，以不同方式展现。该使设计制作工作不再局限于工厂、工作室等领域，只要能够在电脑的三维软件当中绘制获得，每个人都能够成为设计师，以此使个性化产品领域获得新的生命力。

4 结语

本文对3D打印技术在产品设计领域的应用优势进行了研究。可以说，3D打印技术的出现，有效地突破了传统设计在造型、结构方面的限制，使设计人员能够充分发挥自身的创作灵感。在未来的发展中，需要做好该技术的研究与应用，使3D打印技术在我国产品设计中发挥更大的作用。

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作者簡介：任文蕾（1998—），女，山东潍坊人，山东科技大学艺术与设计学院2017级工业设计专业本科在读，研究方向：工业设计。