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3D打印技能在产品设计领域应用的优势

发布时间:2018-11-29 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    3D打印技能在产品设计领域应用的优势作者:未知   【内容摘要】3D打印技能作为具有工业革命意义的制造技能,可推动产品设计模式发生变革,拓展设计人员的想象空间,缩短产品设计到成型的周期,节省产品设计研发的成本,降低企业风险。3D打印技能涉及信息技能、精密机械、材料科学等多个学科领域,并依托于这些领域中的尖端技能。文章指出,目前国内相关技能研讨尚不成熟,因此需积极开展3D打印技能研讨与开发,掌握3D打印的核心技能,从而推动国内3D打印技能家当的发展。
  【关键词】产品设计 3D打印 应用 优势
  近年来,3D打印技能已经成为一种潮流和热门话题,并在产品设计,特别是数字化产品模型制造领域的应用等方面发挥着越来越重要的作用。其是一种快速成形技能(rapid prototyping),以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可黏合材料,并通过逐层打印的方式来构造物体。3D打印机是一种能够“打印”出真实的3D物体的设备,比如打印机器人、玩具车、各种模型,甚至是食物等。3D打印常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金和橡胶类。
  一、现状
  (一)3D打印技能发展状况
  3D打印关键技能主要掌握在美国、日本及欧洲一些国家(表1)。美国《2013沃勒斯汇报》显示,2012年全球3D打印市场(包括产品和服务)约为22亿美元(约135亿元人民币),比2011年增长28.6%,预计至2017年,全国3D打印市场将达到60亿美元的规模。就全球3D打印机的安装量而言,美国比率最高约为38%,日本为9.7%,德国为9.4%,中国则为8.7%。
  (二)3D打印国内研讨现状
  自上世纪90年代以来,国内高校相继开展了3D打印技能的自主研发。其中,清华大学与北京殷华激光快速成型与模具技能有限公司合作,在现代成型学理论、分层实体制造、FDM工艺等方面建立了一定的科研优势。西安交通大学自主研制了三维打印机喷头,并与陕西恒通智能机器有限公司合作开发了光固化成型系统及相应成型材料,成型精度高达0.2mm。武汉东湖高新区建立了“中国首个3D打印工业园”;中国科技大学自行研制8喷头组合喷射装置,该设备有望在微制造、光电器件领域得到推广应用。
  二、在产品设计领域应用的优势
  (一)3D打印拓展了设计人员的想象空间
  在后工业时代,每个人都是设计师,传统的设计师不再依靠自己的力量独立设计,而是扮演设计组织者的角色,组织有效的设计平台。3D打印是由计算机通过三维软件进行模型建造,并以STL的文件格式传输至3D打印机,3D打印机识别到片层截面,并完成文件输出。截面是由多个三角形面来模拟所设计的物品的表面形态,三角形面越小,物体打印的越精细。此外,VRML、WRL也是经常被使用的输入文件格式。
  设计师可以专注于产品形态创意和功能创新,即所谓“设计即生产”。设计师对产品形态的创作将更加挥洒自如,这是传统产品设计、手板模型制作等流程难以企及的。
  (二)3D打印缩短了产品设计到成型的周期
  当前,消费者对新奇产品的需要和渴望远远大于过去,3D打印等数码技能能够帮助厂家应抵消费者瞬息万变的口味,设计师能够通过互联网这个开源平台进行设计,注重利基产品的开发和生产,进入产品和经营的长尾时代。3D打印更符合一些小规模制造,尤其是高端定制产品,比如零部件制造。虽然当前打印制造材料仍然以塑料为主,但金属材料肯定会在未来被运用到3D打印中来。能够预见,该技能将会在未来得到越来越广泛的应用。
  (三)3D打印节省产品设计研发的成本
  市场需要产品以最快的速度更新换代,但新产品生产出来后,若没有销路,则得不偿失。开发一副模具要几十万,甚至几百万,而利用3D打印技能,能够把产品先开发出来,如果该产品适合技能要求和市场需求,再进行模具开发,并进行进一步批量生产。此外,3D打印技能和传统模具制造技能能够实现相互补充,而未来的制造领域中,3D打印机可完成30%的产品,而70%由模具制完成。
  在产品设计方面,3D打印产品不需要昂贵的模具实现生产注塑,其所需的原材料和能源仅为传统方式的1/10,还降低了企业因开模不当造成的不必要丧失和风险;3D打印能够制造曲面更复杂、造型更丰富的产品,能够为客户定制个性化产品,实现“即想即得”;3D打印产品也能够远程传输文件并异地打印,削减运输费用。3D打印的出现意义在于我们可以制造自己的产品供其他人进行消费,人们的设计创造才能被尽情释放,可以满足高层次的需要。
  结语
  长期来看,3D打印有着较广泛的发展前景。3D打印技能的发展将推动产品设计模式发生变革,加快信息时代以大规模协同分享替代工业时代以资本专用性为特征的生产方式。
  3D打印机不再不过传统的专业的产品设计师制造产品手板模型的工具,而是大众都能够使用的桌面制造工具,追求个性的产品设计将在3D打印技能的应用下形成现实。产品的造型、结构将变得更有细节,产品设计的流程也将变为并行的过程,产品设计依托于互联网平台将更加开放,订单式将是设计制造企业发展的未来方向。此外,需要强调的是,寄希望于通过3D打印技能彻底改变传统工业生产方式是不现实的。
  参考文献:
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  [5]3D打印在模具制造领域应用优势明显[J].机械,2013(8).
  [6]邵宇.3D技能的发展与产品设计民主化[J].工业设计,2013(3).
  作者单位:李丹,大连工业大学艺术与信息工程学院
  田航,大连艺术学院艺术设计学院
  (责任编辑:高薪茹)
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