摘要：3D打印技术突破了传统工业设计模式的制约，极大的提高了设计工作的效率，压缩了新产品的设计研发周期，并实现了可靠的成本控制目标。本文就3D打印技术展开研究，介绍了其基本运行原理，通过探讨其优越性，分析该技术在工业设计领域的应用，论述了促使3D打印技术不断完善的相关建议，具有一定的现实意义。
关键词：3D打印；工业设计；应用
前言：3D打印技术是快速成形技术的一种，可以实现大规模的个性化生产，可以制造出传统生产技术无法制造出的产品。3D打印技术改变了金属、塑料等原料传统的加工、装配模式，实现了随时、随地、按需进行生产，是促进制造业全面升级、实现工业4刀、促进工业设计发展的重要因素。本文以3D打印技术为背景，重点分析了3D打印技术在工业设计上的应用及其对工业设计的影响，为我国工业设计提供借鉴和参考。
1 3D打印技术的原理
3D打印也叫快速成型技术，材料制造技术以及增量制造技术等，它是通过算机三维设计软件进行新产品的模型设计，然后通过三维设计软件把设计好的模型分解成好多层平面切块，最后由数控成型系统将一系列可打印原料进行逐层堆积叠加成型，制造出实体产品的技术。
（见图1）3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车/航空航天、牙科和医疗产业、教育、以及其他领域都有所应用。
图13D打印工作流程图
（1）3D设计建模阶段。企业设计部门可以利用三维制图软件（如ATUOCAD、SOLIDWORKS、UG等）来进行产品模型的设计和建模。也可以利用一些专业3D扫描仪设备获取需要打印对象的三维数据，最终以数字化的模式生成三维模型。当然，设计者也可以直接使用其他人已经做好的3D模型进行修改。
（2）3D打印阶段。首先是3D打印机对已经用三维软件建立好的产品模型进行逐层切片，切片后进行每一层的构建，其次将其逐层打印出来，最后打印出一个产品的实体模型。产品初次打印通常都是粗糙的，或是有一些的毛刺，这时就需要后期的进一步处理。经过后处理（如抛光、打磨、去毛刺等）过后才能将其投入使用。
2工业设计的概念
工业设计，是一种创造性的活动，其目的是为物品、过程、服务以及它们在整个生命周期中构成的系统建立起多方面的品质。包括了产品设计、企业形象设计、环境设计和设计管理四个方面。它是企业与市场的桥梁：一方面将生产和技术转化为适合市场需求的产品，一方面将市场信息反馈到企业促进企业的发展。利用工业设计建立企业完整的产品视觉识别系统，塑造满足时代发展需求的具有科技感、品质感、档次高的产品形象，形成企业特有的产品品牌风格和文化内涵，是提升企业的品牌形象和市场对企业的认知度，提高产品的档次和附加值，提高市场竞争力的有效途径和手段。因此工业设计受到各大企业的高的重视，美国的苹果公司就是杰出的例子。
3 3D打印技术在工业设计中的应用
三维打印技术已经在一定程度上改变了人们的生活方式以及商品的供应和生产方式。如表2所示，3D打印技术已经广泛应用于产品原型、模具制造、珠宝、电子消费、家具、玩具等众多工业设计领域。除此之外，3D打印在工业设计上的应用还表现在以下方面：
（1）工业设计所需工具的制作。工业设计是各种学科，技术和审美观念的交叉产物，是一种充满创造力的活动。不同的设计师会根据不同的产品需要不同的器材和工具来加以辅助，而这些专用的设计工具往往都是设计师自己参与设计制作的。这些工具可以用3D打印机来完成，从而取代花费大量的时间去设计和制作，企业也不再需要花费更多的时间和金钱来购买和安装，因此这样就可以有效地改善产品生产装配过程，更加满足设计要求和消费者的需求。
（2）制作概念模型：在工业设计中，为了可以充分发挥3D打印技术优势，首先需要结合实际需要制作概念模型和功能原型。以往的工业设计中，需要反复制作不同类型的模型和零件，具有工作周期长、精度差和成本高的缺点。而3D打印技术的应用，可以实现零件和模型的高精度制作，有效提升工业设计效率和设计质量。
（3）工业设计产品的批量生产。由于三维打印技术的快速发展，其印刷的成本是越来越低，打印所需的时间也越来越短，可以打印的材料也越来越丰富，打印的方式也越来越多，使之在产品批量生产上与之前的制造方式相比，有着生产效率高、时间短、低成本等重大优势。且不用受任何时间、地域的限制，在产品的制造生产中若有问题可以随时暂停生产计划，设计人只需对设计的三维模型进行简单的修改即可，这样设计出来的产品可快速灵活地投入生产当中去。
表2 3D打印在工业设计领域的主要应用
4充分发挥3D打印技术优势，实现工业设计创新发展的策略
（1）扩大宣传，使3D打印技术的优越性被大众熟知技术的发展源于市场，而影响市场规模的关键因素就是用户对该技术的认知度。因此，让大众了解3D打印技术是十分必要的。通过广而告之等形式将3D打印技术的相关内容进行普及，当然，要做好此项工作离不开政府的大力支持。此外，不可忽视3D打印技术在传统产业中的应用。要将3D打印技术不断推广，利用宣传手段，拓展3D打印技术的应用群体，通过将3D打印技术与其他热门技术相结合，如人工智能技术、大数据技术和互联网+技术等，不断开拓新的发展空间。
（2）建设综合性3D打印服务平台从区域3D打印开放式创新服务平台建设工作入手，发挥其展览、展示、科普、培训、加工服务和研发功能。在该平台内，可根据用户需求总量来配备先进的3D打印设备，并且尽可能全面的提供各种类型的打印材料的，使设计者们可以用相对较低的成本来完成自己的设计工作。与此同时，以区域平台为节点，以计算机网络为传输媒介，构建工业设计3D打印服务的网络平台，实现软硬件设备及相关技术的资源共享，其最终目的是为工业设计企业和广大创客提供更为优质的服务。
（3）加大专业人才培养力度，弥补人才缺口要实现3D打印技术的可持续性发展，需要加强对技术人才的培养与储备。人才是关键，技术型人才是技术发展的核心动力，其数量的多寡、质量的高低直接影响到技术发展的进程。我国政府推出了《国家增材制造产业发展推进计划》，按照该文件的指示精神，区域的教育主管部门应当加强辖区内各级别院校关于3D打印技术的普及工程，加大专业3D技术人才的培训力度。
5结语
综上所述，工业设计是一项复杂的过程，传统工艺需要耗费大量的时间和精力，成本较高，而3D打印技术的应用，可以打破时间和空间的限制，根据生产需要高效加工生产，提升和加工效率和加工质量，降低生产成本，为企业带来更大的经济效益，对于企业长远生存和发展具有重要的促进作用。
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论文作者:钟云腾
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
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