浅谈3D打印笔在产品设计领域的应用

姜佳良 叶燕斐

摘   要：随着科技的不断进步，3D打印技术成为当前发展的主要打印手段，3D打印笔是基于3D打印技术发展的基础上出现的一种打印工具，更为便捷，操作简单，逐步成为各行各业各个领域的主流打印技术，本文主要对3D打印笔的发展以及技术内容进行介绍，并针对在产品设计领域的应用展开探讨。

关键词：3D打印技术  3D打印笔  产品设计

中图分类号：TU201.4                              文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）08（b）-0076-02

产品的设计是一项复杂的工作，从产生设计想法开始，绘制草图，设计方法，以及结构的确定，前期准备工作需要大量的尝试。在这个过程中，设计师需要利用3D建模技术来证明个人设计的合理性与可实现性，需要通过多次尝试，会大大消磨设计者的想法，降低工作效率，但是应用3D打印笔可以大大提高工作效率，调动设计思维，更为便利地创设出各种设计条件，将建模中存在的难点问题轻松化解，突显了技术优势。

1  3D打印技术概述

1.1 3D打印技术原理

3D打印技术的工作原理与普通打印机基本相同，我们日常生活中所应用的打印机主要是打印一些平面物体，通过电脑连接实现打印，3D打印机通过应用特殊材料将计算机上的设计图纸打印成实物，因为3D打印机的打印材料是金屬陶瓷等各种材料，所以能够呈现出实物的形式，而且3D打印机的工作范围尤为广泛，可以打印机器人，打印模具，甚至是食物，以及近年来所说的3D打印假肢等等，是一项新型的打印技术。

1.2 3D打印笔

3D打印笔是3D打印技术发展的产物，是当前市场上应用最为广泛的一种，当前的3D打印笔主要有两大类：一种是熔融挤出式，一种是光固化式。两种方式在材料以及针对性上存在不同，熔融挤出式是以塑料线材作为原料，主要是通过笔内的加热过程将塑料线材融化，再将融化的材料挤出来，实现自然冷却固化成型;光固化式则是以光敏树脂液体作为原料，不用通过加热直接挤出，再通过紫外光的作用完成固化成型的过程。当前市场上3D打印笔的两种主要形式发展逐步完善，使用者根据不同需求进行选择，在操作上也给了使用者更多的思维发散机会，逐渐成为概念设计上不可缺少的专业设备。

2  3D打印笔在产品设计领域的应用

2.1 3D打印笔在建筑设计上的应用

建筑设计是一个受到诸多因素影响的创作过程，要综合考虑到不同地理环境下设计的可行性。以前建筑样品的制作方法，通常是通过手工建模，只能将最基本的设计展示出来，没办法满足设计者更加高水平的设计。近年来3D打印技术的发展，3D打印笔绘制建筑模型展示上有了更为丰富的设计，3D打印笔绘制建筑模型如图1所示，大型场馆或者设施都运用了3D打印的技术，打印出的初期的设计建筑效果的展示也更为贴近设计师意愿的表达，设计师们以及工程师逐渐地都在应用3D打印机来制作建造的外形。更为精确的数据更是降低了建筑设计修改的几率，运用3D技术不仅能够降低费用也能保护环境，节约时间，激发了设计者的创作欲望。

2.2 3D打印笔在商品设计上的应用

商品设计最终面向的是市场，效益是企业所追求的，一件物品的设计要综合考虑能耗以及实用度等因素，物品形状越复杂，工艺投入就会更多，成本也是随之提升的，但是3D打印笔的出现，物品的形状不会对成本投入带来负担，将设计呈现为实物也只需要3D打印笔的使用，3D打印的费用只是按照材料成本和时间成本以及机器损耗成本进行计算的，多复杂的物品，只要材料足够，都能在短时间内呈现出来，如果设计上存在问题也能及时进行修改，然后进行打印，不会造成负担，商品设计的时间缩短，效率提升，也能减少前期投入，带来更大的经济效益。

2.3 3D打印笔在文化创意上的应用

人们对于个性的追求是引领市场发展的风向标，每个人都希望自己的物品是特殊的，存在特点的。3D打印笔的出现，每个人都有创作的途径，通过自行查询资料，将自己的创意变为实物，不需要经过工厂、经过多个大型设备制作出来，只需要把自己想要的创意用软件绘制，用3D打印笔打印出来。首先这是对个人创意的尊重，时间上和成本上都在个人接受范围内，而且3D打印技术能够将想法以更高的精度和质量表现出来，满足设计的多样性，满足思维的多面性，3D打印笔打印文化创意作品如图2所示。

3  3D打印笔在产品设计领域的意义

3.1 3D打印笔的总体应用

产品设计领域内应用3D打印技术，将设计思维以实物的形式展现出来，在设计新的商品的过程中，3D打印技术的发展，是更多地依靠科技实现建模的立体，实现设计的多样性，3D打印技术的应用可以更加直接、精准地把设计想法逐渐转变成有着诸多功能的实物样品，这样不但能够使开发的时间减少，同时还能够使开发费用逐渐减少，也让公司在竞争激烈的市场环境中能够抢占主要机会。3D打印笔有着一种更为直接的方式，极为便利的操作，不论是哪种产品的设计，都需要综合考量实际意义以及市场投放的效益。

3.2 3D打印笔在产品设计上的意义

利用3D打印技术能够通过实物打印将产品设计思路的数字模型再现为实物，并且允许失误，允许多次尝试、改进。3D打印技术取代了传统的手工制模，手工建模耗费时间长，而且对失误的允许度较低，通过3D打印笔打印来代替手工建模，提高了制造效率，也在第一时间将设计存在的问题展示出来，也更加具有包容性，对于存在不足、需要改进的地方也能够在实物样板的基础上进行改进，将数据做到更为精准。此外，应用3D打印笔为产品的设计者提供了更广阔的创新空间，各种思维发散都呈现在设计上。

3.3 3D打印发展在产品设计领域的前景

3D打印技术相对来说是一项低污染、低能耗的技术，能够有效减少制造过程中的资源浪费，对于设计者来说，他们也能在最短时间内看到设计成果，新产品研发投入成本减少，有了更大的创作空间。比如利用3D打印技术打印出来的假肢，更具有仿真性，也更具有实用度，可以在最短时间内呈现出来，并给到患者进行体验使用，试验结果也确实表明了打印出来的物品的价值。近年来，随着3D打印技术一起发展的还有各种材料技术，金属打印的发展取得重大进展，各种材料的应用也更为容易，虽然生物打印在执行上存在很大道德上的不可解决的问题，但是长远来看，一定会有很好的解决办法，各种工业材料的发展和应用也作为打印技术发展的支撑，虽然这项技术目前还存在一些局限性，但是长久来看，3D打印技术的前景是非常广阔的。

4  结语

3D打印技术是科技发展的产物，为制造业的发展提供新思路。材料学的研究、打印装置的更新会不断推进3D打印技术的发展，将会有越来越多的3D打印新产品出现。3D打印笔以其灵活轻便的优势在产品设计上表现出很大的优势，在极短的时间内将想象变成现实，更像传奇故事中的神笔马良的意味，未来3D打印技术会走进千家万户，3D打印笔也会成为越来越多设计者以及有创作想法的人的专业设备，不仅是产品设计，还有更多的应用领域。

参考文献

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