3D 打印创新创意云平台的设计与实现*

李生 窦馨

(1.青岛海尔智能技术研发有限公司,山东青岛 266000;2.中国海洋大学信息科学与工程学院,山东青岛 266100)

3D 打印制造技术使“设计即制造”成为可能,通过将人们头脑中复杂想法变为现实作品,为创客活动提供技术支撑,是推动大众创业、万众创新的利器,对我国建设创新型国家有重要意义。利用3D 打印技术开展创新创意的关键是:极大降低使用3D打印的技术门槛,提供能够方便地进行创新创意表达的软件工具[1];有效保护创新创意作品、产品模型的知识产权,激发原创精神;构建3D打印网络众创平台,汇聚海量资源形成网络生态圈,全面打通3D打印技术与创新创意对接通道。面对国家大力推进“大众创业、万众创新”的历史性发展机遇,将互联网与3D 打印相结合,大力整合全社会3D 打印资源,推进3D 打印技术、软件工具和服务平台向传统工业制造和普通大众的普及应用,探索建立“互联网+3D打印”[2]的创新创意新模式,对于推动3D 打印技术的快速普及推广应用及产业化发展具有重要意义。

3D 打印云服务在国内还处于起步阶段,其推广应用和实用化离不开与行业及用户个性化需求的紧密结合,它为行业和用户的业务变革带来新的助力和经济增长点。本文针对创新创意的特定需求,研究面向创新创意的多主体社交化协作等关键技术,研发创新创意云平台,开展3D 打印创新创意服务平台商业运营,构建制造能力网络,汇聚用户及3D打印资源,拓宽创新创意需求与社会化资源的对接通道,提供“创意空间”“创客实验室”和“创客金融”服务应用示范,建立形成从创客培养、创意产生、落地到产品试制、项目投资的完善创新创业孵化加速体系,从而实现了3D打印资源利用率最大以及服务组织最优和多主体共赢的运营模式,支持3D 打印应用的普及和产业生态圈的良性循环。

1 相关工作

3D打印制造技术能够让设计师在很大程度上从制造工艺及装备的约束中解放出来,更多关注产品的创意创新、功能性能,从而拓展创新设计空间,实现更丰富的产品设计创新;借助互联网普通大众可以将新颖的构思、想法在数字空间进行表达,并通过3D 打印在物理空间得以实现,必将极大激发普通大众的创新创业激情,3D打印技术已经逐渐成为推动大众创业和万众创新的利器。

与此同时,3D 打印技术按照使用材料和沉积方法的不同可以划分为熔融沉积成型、选择性激光烧结成型、分层实体成型、电子束自由成形制造、立体光固化成型等五种类型[3]。国内,3D打印技术被广泛应用在医疗[4]、材料制造[5]、教育[6]等领域;在国外,服装[7]、制造业[8]等行业出现了大量3D 技术的应用实例。

2 基于云服务的3D打印平台

国外在3D 打印云服务平台方面起步较早,目前已经形成了以美国Shapeways、比利时Materialise、美国Kraftwurx等为代表的国际知名商业云服务平台[9]。Shapeways通过网络平台获取用户个性化需求或上传的设计方案,专业设计团队将用户创意转化成设计方案,或者用户选择平台提供的创意/设计方案,利用分布的3D打印设备将方案转化成产品;国内较早布局3D 打印云平台的有青岛海尔、深圳维示泰克、叁迪网、意造网等,充分利用互联网思维将线上“云平台”与线下实体体验店有机结合,通过云工厂加工,为客户生产创意产品,如表1,表2所示。

表1 国外从事相关研究的主要机构Tab.1 Major Foreign Institutions Engaged in Related Research

表2 国内从事相关研究的主要机构Tab.2 Main Domestic Institutions Engaged in Related Research

3 3D打印创新创意云平台建设

3D打印创新创业云平台研究内容主要包括关键技术攻关、3D打印技术创新创意云平台研发、创新创业服务资源汇聚整合和示范应用四方面。

首先,形成面向创新创意多主体的定制化3D 打印云服务平台体系架构,如图1所示。其次,3D打印创新创意云服务平台集成打印关键技术和软件工具成果,汇聚3D 打印的知识技能、软件工具(包括简易和专业在线设计软件、创意设计工具、在线三维建模工具、模型智能修复工具和模型数据保护工具等),便于设计师(创客)进行创意创作、产品设计、交流展示和打印验证。最后,采用“物理分布、逻辑统一”的部署方案,通过自建或租赁等方式聚合全国各地3D打印制造能力中心,部署分站点,各站点间的计算资源根据负载情况动态均衡。成立专门的平台运维团队,统筹运营维护管理,包括服务器的托管与维护、以及服务平台的支撑服务工具和服务应用工具维护升级等。

图1 3D 打印创新创业平台架构Fig.1 3D Printing Innovation and Entrepreneurship Platform Architecture

4 总结与展望

3D打印创新创意云平台研发以及项目成果在创新创业领域的综合应用示范,一方面在共性软件平台基础上,针对创新创业的特定需求,突破面向创新创意的多主体社交化协作、个性化需求获取与分析及创新创意运营模式等关键技术,研发3D打印创新创意云平台;另一方面在3D 打印的创新创意领域开展示范应用,汇聚创意设计与建模软件、3D 打印设备和服务商、创业孵化基金等资源,面向广大创客提供文化创意产品的创新创业服务;形成从创客培养、创意产生、落地到产品试制、项目投资的完善创新创业孵化加速体系。