3D打印技术的发展与应用对未来产品设计的影响

来源 :安家(建筑与工程)中旬刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cheney0105
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  摘要: 3D打印技术的出现对整个世界都是变革性的,也为未来产品设计注入了新的生命,本文根据3D打印技术出现前后的各种方面进行比较,分析了3D打印技术对于产品设计、设计理念、具体细节等方面对设计行业的影响。设计师可以根据自己的独特创意将自己脑海中的想法变成具体的物品,许多独立设计和潮流品牌应运而生,并且能够打破普通人和设计师之间的身份壁垒,消费者也可以能够设计和生产自己的创意产品。
  关键词: 3D 打印; 产品设计; 增材制造; 设计众包
  前言。
  3D打印始于19世纪末,照相机发明后不久就开始了将二维图像转换为三维模型的尝试。3 D打印技术真正意义上的发展应该从20世纪80年代末开始计算,其最核心的四大技术熔融沉积的高速成型(FDM )、光固化成型( SLA ). 选择性激光烧结( SLS )相继出现,3D打印技术得到了迅猛发展,3D打印技术是科技像更高维度发展的产物,能够个人们带来非常多的便利。
  一、3D打印技术的发展历程分析。
  3D打印思想起源于19世纪的美国,当时主要的应用只限制于三维地区的模型制作与生产。之后美国发明家Hull注册了3D打印公司,开始将3D打印技术商业化发展。1988年出现了熔融堆积成形技术,主要原理是将各种热熔融材料融化之后,利用相关设备将其印制成具体形状,该技术的不足是只能用于概念产品模型的制作。1989年,开发出了应用更加广泛、材料更加普遍的选择性激光烧结技术。
  近年来,国内外3D打印产业发展迅速,3D打印机的出货量和产业产值也在上升。3D打印行业的产值逐年提升,2020年已经突破了100亿美元,但是美国打印企业还是占据着行业内的主要资源。
  二、3D打印技术对产品设计理念的影响。
  工业革命以来,产品设计的主要方法是建立在批量式的生产方式上的,这就代表着设计的独特性和创意性难以突出。大规模的生产忽略了个体的消费需求和设计思想,比如每个人的鞋子就需要根据每个人的运动习惯和不同的脚型来影响和决定的,而传统的设计方式是使消费者来适应鞋子的尺寸。但是3D打印技术的到来就给人们带来了极大的方便,能够根据消费者的脚型、个人习惯进行个性化设计,为完全符合个人要求的产品的产生提供了可能。消费者可以根据自身的喜好和条件自行设计,实现个性化产品的设计。
  三、3D打印技术对产品详细设计的影响。
  能够对设计中的创意进行最大程度的复原,相比以往单一的批量生产,设计品的外形以及内部构造都产生了质变。
  3.1产品设计。
  社会经济的发展,科学技术的进步以及艺术形态的提高必然推进设立方面的革新。3D打印技术的逐步推广给设计师提供了更加广阔的舞台,解除了设计师想象力的束缚,3D打印技术能够帮助设计师将更加复杂的产品制造出来。使得设计师不在为制造方面烦躁,能够更加专心的研究产品的功能和构造的创新,实现了创意即产品的跨越。产品的设计更加多样化,产品中艺术属性比例逐渐增加,消费者的对于产品造型的审美观念也随着发生了变化。
  3.2产品结构。
  3D打印技术不仅能够将设计中的创意直接体现到产品中,还可以体现产品结构设计的一体化。基本上现在的产品由于生产方式或者生产流程的原因,是由零件组装粘合而成的。这种组装结构增加了设计产品的复杂性,容错率降低,并且相比于3D打印,许多资源和材料都被浪费,3D打印增加了设计产品的整体性,整个产品的生产变得简单,不需要其他的材料能够一次成形,产品的强度和耐用性加强,并且提高了产品的生产效率。
  四、3D打印技术对产品设计过程的影响。
  4.1良好的设计交流媒体。
  现阶段,产品设计的平行化理念越来越受到人们的重视,将产品设计流程的各个决定要素都考虑进来,使得后期出现的问题能够及时发现并解决,减少产品的设计重复率,提高产品质量和生产效率。产品开发的平行性是指在产品设计生产的过程中,将各个环节各个流程同时进行,保证各个要素不被遗忘。能够保障平行性的各部门之间的良好交流,产品设计开发能够成功的重要保障就是高效流程的交流。由于在产品概念设计时期,设计团队只能通过平面图作为介质进行分析和讨论,虽然能够通过平面媒体进行大部分的分析,但是设计精度和实际触感还是与实际有很大的差别。这些因素都是对团队之间相关交流的阻碍和限制。3D打印技术就能够很好的弥补这项不足,将正确概念导入设计讨论,设计师可以通过实际操作对其进行实时修改,消费者也能够直观的面对概念模型,并且能够进行各项指标的比对。3D打印技术能够明确的反映出产品设计中存在的问题,并且进一步修改到产品设计理念符合要求为止。
  4.2 产品开发周期缩短
  为了尽早投放市场进行使用,主要手段就是缩短产品开发的周期。有关数据统计,产品原型的制作时间是缩短产品开发周期的主要限制因素。设计团队通常利用样机来对产品进行各方面的测试,来发现其中的问题,避免后期出现故障,降低产品开发风险。3D打印技术不仅能够大幅减少产品开发周期,还可以进行内部小批量生产,避免知识产权的流失。
  五、3D打印技术对设计产业的影响。
  5.1独立设计师和品牌的崛起。
  传统的产品设计模式受固有的负生产方式制约,由与制造商利润高低相关的专业设计师主导产品设计。随着3D打印技术的成熟,独立设计师对传统加工业的依赖性越来越小。由于以前生产模式的限制,设计师必须将自己的想法变成实际的产品并与制造商合作。在支付生产费用的同时,所需的价格变高,影响了产品和品牌的普及。未来的3 D打印技术可以让设计师自己制作设计作品,通过传统渠道或网络平台销售。设计师可以根据订单生产。实现零库存,避免商业风险。
  5.2社会化设计的兴起。
  消费者在传统的产品设计过程中只是一个被动接受的角色,企业对整个生产环节进行主导,设计师执行具体的设计过程,这次生产出来的产品没有包含消费者的需求只是为了生产而设计产品。3D打印技术的出现让这种情况得到了改善,之前由企业垄断的专业化制造变成了分散式的社会化制造,每个消费者都可以成为设计师,引起社会制作创新的潮流。消费者在设计过程中担任的角色越来越重要。消费者在后工业时代成为了设计师,设计师的主要角色已经成为了组织者,为社会化的产品设计提供一个良好交流的平台。
  六、结论
  未来的3D打印技术对传统的设计模式有了根本性的改变,影响到了设计行业的各个方面。设计师的想法和创意得到了完全的释放,想象力不在束缚于产品加工技术带来的限制,许多独立的设计和品牌应运而生,创意即为产品的想法成为了现实,设计的社会化也给许多消费者自己设计和生产产品的权利,打破了企业的垄断,给社会注入了更多的活力。
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  成都理工大学 四川省 成都市 610000
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