3d打印机对产品结构设计的影响

【导读】 随着3d打印技术的成熟使用,在产品结构设计上,3d打印技术制作出来的概念模型可更为清晰地表现出产品概念,并更直观地发现存在的不足或者问题,及时进行修改、调整,直到产品概念得以完善。

3d打印可以打印什么东西

3d打印是快速成型技术的一种方式，又称增材制造 ，它是一种以建模软件建立数字模型文件为基础，运用树脂、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

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、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

3d打印目前的技术越来越成熟，大家应该都听过或新闻看过3d打印房子、枪、义肢、心脏等等，这些都是比较特例的。

3d打印机对产品结构设计的影响

1、影响产品设计理念

传统产品设计是基于产品量产模式进行的，而这使得产品设计难以展现消费者的个性化需求。为实现规模化、批量化生产，在进行产品设计时，往往将消费者设定成相同需求的人，未能考虑到个性需求[1]。比如：鞋子尺码设计，传统设计方式就是使消费者多种多样的脚型、运动习惯去适应既定的尺码、款式，而应用3d打印技术，那么可依照消费者的实际脚型、日常运动习惯，结合消费者的喜好，设计出和相应的个性化产品。所以，3d打印技术的应用，让未来产品个性设计和制造生产能够实现。简言之，就是消费者能够依照自身习惯、喜好、风格、条件应用情景自行设计和生产。通过3d打印技术能更好的实现产品个性设计、和定制。

2、影响产品细节设计

（1）造型

伴随3d打印技术的发展及实践应用，使产品设计师的创新力和想象力不会再受到产品生产方式束缚。即便外形复杂的产品一样可应用3d打印技术设计出来。如此可让产品设计师能把精力更多的投入到产品功能、外型创意设计中。可以说，3d打印技术应用能实现产品造型的多元化设计，由此也能提升产品的美学属性，进而逐步改变消费者的产品审美观。比如：某公司设计出的分形桌，其造型设计灵感就是来自树木的生长状态，倘若采用传统设计技术是难以实现的，而应用3d打印技术则可设计出来。

（2）结构

3d打印能够制作出结构相对复杂的产品，且能实现结构的一体化设计。因现阶段生产工艺和技术的局限，通常绝大多数的产品是由多个部件组装构成其主体结构。而此种组装结构方式在一定程度上增大了产品质量问题发生的可能性，也使其复杂度提升，并且在实际生产、制造中会造成原料、能源的浪费。在3d打印中有一个“加式”技术，能实现产品结构一体化，使结构设计更为简单，甚至有些特殊性铰接结构能够通过辅助材料一次成型，不需要进行组装，大幅提升了生产效率，也使产品结构强度增大。

3、影响产品设计流程

（1）优良的交流媒介

现阶段，在产品设计中，其流程平行化日益得到重视，基于产品设计流程改进，同时考虑到产品生命周期不同阶段的影响因素，更为注重后续工作中可能面临的问题在早期就被能发现并得到有效解决，如此避免反复性设计，最大限度减少产品设计用时。此外，基于产品并行设计，产品设计生产各个环节、相关要素在条件允许下可一同工作，能确保不同设计团队之间进行更为及时的交流、探讨，这也是提升设计效率的重要路径。畅通、高效、便捷的设计交流能最大限度保证产品设计开发的成功。在进行产品概念的设定和设计中，设计团队通常仅仅可借助2D图纸对设计方案进行交流和探讨。虽然手工概念草模能在较好弥补2D平面媒介形象性、空间性的不足，但是在精度、质感、准度等方面和产品概念设计预期会有较大差距。而这些都会在无形中影响到设计团队间的交流。应用3d打印技术则可提供精准概念模型，能让设计交流时间大幅提前。产品设计人员均可更为直观、形象地观察并触摸此种概念模型，对其结构、形态、性能等方面的优劣、差异进行更好的对比，进而确定有价值的概念。

（2）产品原型制作迅速

在市场经济的今天的，产品开发周期缩短则表明产品能较快的投入到市场，进而占得先机。据调查报道，17%产品原型设计和制作耗费较多时间，这在增加了产品开发和上市时间。在原型测试工作中，设计团队通过产品原型开展性能、质量等测试及评价，能更快的发现设计不足，进而更好的规避开发风险。通过3d打印可大幅减少产品设计原型制作时间，通常在数个小时内就可完成。此外，应用3d打印制作出来的产品原型可小量生产，这有助于规避因原型制作外包而产生的商业专利被泄露的风险。

4、影响产品设计行业

伴随3d打印的应用开来，产品生产格局逐步从过去的集中化、批量化、专业化生产转变到分散化、小量化、广泛化生产。可以说，每一个消费者都可成为设计师、生产商，特别是对于具有较强创新意识，有一定设计、研发能力的更具优势。市场消费者对产品生产给予的影响逐步增加，进而转变成“生产消费者”。在后工业时代，每一个人都可能是产品设计师，换言之，产品设计已然是非集约化、专业化的，传统层面上的产品设计师不再仅仅依靠自身能力独自开展设计，而逐步转变成设计组织者、指导者，创建良好的产品设计平台。在3d打印技术工艺逐步完善的今天，设计师对传统产品加工行业的依赖性会日益减小。在未来几年，3d打印能让设计师独自制造出设计作品，再通过商业平台进行销售。同时，也可依照订单设计生产，真正做到零库存，有效规避产品市场风险。总而言之，3d打印技术的创新和发展给社会生产生活带来诸多变化，在产品经济深入发展形势下，该技术对产品设计的理念、造型、流程及整个行业带来很大影响，将逐步实现个性化产品设计，满足产品消费者多样化需求。

3d打印技术对制造业产生了哪些影响

当3d打印在制造业的应用如火如荼之时，有业内人士深入分析了3d打印技术对制造业的影响。有业内人士认为，3d打印技术对于制造业的影响主要体现在制造工艺革新、制造流程优化、制造成本降低和制造品质提升这四大方面。3d打印在对制造业原有产业体系造成巨大冲击的同时，也催生出一些新的应用模式。

就制造流程来讲，运用3d打印技术及设备后，工业产品研发、生产、维修等一体化水平得到了进一步提升，传统生产流程中不必要的产品模具制造等环节也被剔除。这种快速原型制造的方式，使产品更快地进入市场，为企业节省了大量的时间和金钱。

从产品品质来看，借助3d打印技术所具备的多种技术优势，生产人员可以根据用户的实际需求，改变零部件的尺寸及形状，以此更好的实现定制化产品的目标，并克服传统生产技术所存在的某些不足之处。

未来应用空间将更加多元

如今，3d打印作为一种前沿技术，其在制造业的应用程度正不断深化。值得重视的是，3d打印这种材料累加制造的方式，能够省去不必要的加工工序。例如，在汽车轮胎等零部件的设计阶段，制造人员可以借助3d打印技术及设备从整个上查看产品的整体构造，进而对其加以改进，以此节省时间、降低成本。

与此同时，3d打印在实际应用过程中还存在着一些问题。当前，社会大众对3d打印的认知还不够深入，对于3d打印打印本身所具备的优点和缺点缺乏深刻的认识。尽管如此，业内人士对于3d打印的多元化应用仍然满怀期待。

有业内人士指出，3d打印在工业、建筑、医疗、教育等领域都有十分广阔的应用空间，随着行业标准的逐步健全、专业人才培养体系的日益完善，3d打印必将在科技的天空中闪闪发光，并发挥出其真正的价值。