3D打印技术及其在产品设计中的应用研究_任彦肖.pdf
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1、上海包装总第 324 期2023 年第 4 期 智能包装智能包装313D 打印技术及其在产品设计中的应用研究任彦肖郑州理工职业学院,河南 郑州 451150摘要:3D 打印技术是一种新型化且快速成长的技术,给未来的产品设计带来了革命性的改变。基于 3D 打印技术,探讨 3D 打印技术在消费、航空航天、医疗领域的产品设计中的具体应用,对实现复杂结构化的设计制造具有一定参考价值。关键词:3D 打印技术;产品设计理念;直观化;建模;切片;消费赛道;文创产品分类号:TP391.73;TS958.023D 打印改变了原来传统的机械制造手段,为设计者实现设计概念提供了十分便捷的途径。除了在专业领域的应用外
2、,在日常工作、生活、学习中 3D 打印技术也被广泛地使用。3D 打印技术对产品设计理念、直观化的客户沟通模式、设计行业(产业模式)所带来的影响是巨大的1。1 3D 打印技术概述3D 打印技术又称三维立体打印技术,是一种快速成型技术,使用的设备是三维立体打印机。它利用普通打印机的原理,将打印机与计算机连接起来,以数字模型为基础,把一些有黏合性的粉末或塑料等材料装入机身,通过计算机控制,把材料逐层打印出具有长、宽、高 3 个维度物品的过程。3D 打印过程可分为 3 个部分,即建模、切片和打印。3D 打印技术在名称里面有“打印机”是因为在技术原理方面参照了普通打印机的原理。2 3D 打印技术个性化的
3、设计理念在日常生活中,产品设计定位的依据之一是大批量生产,导致消费者的差异性需求不能得到满足。为了降低生产成本,大部分商家会使用大批量的生产方式,将产品使用者设定为一个统一的规格,没有顾及人们的个性化需求。例如,一个水杯在设计时通常的设计规则如下:让使用对象挑选各种已经定好的型号,但是通过 3D 打印技术就能有针对性地根据各种数据来设计生产符合消费者个性化需求的产品。3D 打印技术能“量身定做”不同特点的各种实物产品,实现产品服务以人为本的个性化生产理念。相信计算机软件和3D 打印技术的共同发展会改变人们设计与制造物体的具体方式2。3 3D 打印技术直观化的客户沟通模式产品设计一般分为概念模型
4、设计、成品设计、改进设计等环节。在传统的概念设计阶段,设计师一般只能利用平面图纸上的各种数据加上自己的想象来分析设计方案。手工概念草图模型在一定程度上能弥补平面媒介直观性的不足,但在实际应用中是否能达到预期,都是我们的假设。在这种情况下客户与设计师之间关于产品概念的交流只能建立在没有任何意外的情况下。3D 打印技术通过将精准的概念模型引入到设计中,将讨论的时间极大地缩短,设计师与客户就能直观地看到产品的概念性模型,比较它们之间的材质性能、整体结构、外形功能等各种差异,从而决定产品概念是否要继续设计下去。3D 打印技术制作出来的概念模型能够明确地反映出产品概念存在的各种问题,从而进行修改设计,直
5、到产品概念达到完善为止。产品设计研发所使用的周期决定着产品投入市场的快慢,快就能抢占先机。根据一些产品调查数据,17%的被调查产品,他们的原型研制所需要的时间相当长,成了尽快上市的巨大阻碍。4 3D 打印技术的过程3D 打印的过程分为 3 个部分,即建模、切片和打印。第一步建模。建模是通过某种方式制作一个终端需要打印物体的 3D 数字模型,像编辑文章时需用收稿日期:2023-03-02作者简介:任彦肖,女,本科,讲师,研究方向为装饰艺术设计。009.DOI:10.19446/ki.1005-9423.2023.04.智能包装 智能包装 2023 年第 4 期总第 324 期上海包装32Word
6、 软件一样。用专门的软件(见图 1)设计,最终得到一个 STL 格式的文件,这个文件记录了 3D 模型的三维空间数据,3D 打印的后续操作全部是基于 STL文件进行的。第二步切片。切片是 3D 打印技术第二阶段,操作原理是将 STL 文件转换成 3D 打印机能够理解的文件格式。实际打印时 3D 打印机是将打印目标一层一层打印出来的,打完一层后移动一个“层高”继续打印下一层,以此类推,直到物品打印成功。其实切片就是告诉 3D 打印机目标模型总共要打印多少层、每一层应该如何打印、何时打印成功物品的过程3。第三步打印。打印阶段是相对容易的,准备一台 3D 打印机和打印耗材,通过 SD 卡、网线、数据
7、线等打印机支持的方式,将这个代码数据传输到打印机上,操作打印机开始工作即是完成打印阶段(见图 2)。图 1 建模软件图 2 操作打印机5 3D 打印技术在产品设计中的应用解放束缚,改变设计理念。传统的设计形式受到生产和组建技术的限制,限制了设计师的创造力和想象力。随着 3D 打印技术的发展和成熟,结构复杂的产品可以通过 3D 打印机打印出来,故设计师可以专注于产品形式的改进、外观的创新、功能的创新,从而使产品设计多样化、结构设计一体化、使用人性化。3D打印技术还可以减少设计过程和成本,在设计过程中各类模型是设计沟通的重要手段之一,可以很直观地展现出来。3D 打印取代了手工制作的模型,可以缩短概
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