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3D打印技术在工业设计的应用论文
摘要 ：3D打印技术是一项具有工业革命意义的先进制造技术，可推动工业设计模式发生变革，拓展工业设计的内涵，促使工业设计思维的解放，缩短设计周期，节省研发成本，降低企业风险。本文阐述了3D打印的技术体系，探讨了3D打印技术在工业设计上的应用，分析了3D打印技术对工业设计的影响。
关键词 ：3D打印；工业设计；应用；影响
一、3D打印技术
（一）3D打印技术原理。3D打印技术最早称为快速成形技术或快速原型制造技术，是在当代CAD/CAM技术、机械工程、分层制造技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的一种先进制造技术。它是以计算机三维数字模型为蓝本，用软件将其分解成若干层平面切片，然后由数控成型系统利用激光束、热熔喷嘴等方式将可粘合材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出产品。
（二）3D打印技术的常见细分类别及可使用材料。常见的3D打印技术根据成型技术的不同可以分为下表几个类别：
（三）3D打印的优势。3D打印技术是大批量生产形式向小批量、个性化生产形式发展的引领技术，其突出优势在于生产结构、外观复杂的物品而不增加成本、多样化不增加成本，在于无须组装、零时间交付、设计空间无限、零技能制造、不占空间、便携制、减少废弃副产品、材料无限组合及精确的实体复制。
二、3D打印在工业设计中的应用
（一）概念模型、功能原型的制作。在工业设计的流程中，需要反复制作不同作用和类型的零件、模型，传统的方法有着制作周期长、劳动强度高、精度差、成本高等诸多缺点，而使用3D打印技术可以快速、轻松、精准的得到所需的零件、模型。
（二）工业设计过程中所需工具的制作。工业设计是一个充满创造力活动，不同的产品、不同的设计师在设计过程中需要用到各种各样的器材和工具来辅助，这些工具大多数都是设计师根据需要自行制作。这时，可以通过3D打印机完成，而不是耗费大量的时间、精力通过各种加工方式去制作。3D打印设备在工具制作上不仅可以缩短时间，降低成本，还可以构造出结构更加精密、质量更加轻盈、更加符合人体工程学的产品，大幅度提高设计的效率。
（三）小批量产品生产。随着3D打印技术的发展，其打印成本和打印时间进一步下降，可以打印的材料、方式不断丰富，使其在小批量产品生产上与传统加工制造工艺相比，有着生产流程短、时间少、成本低等巨大优势，而且不受时间、空间、机床、模具的限制，只要有需要便可以随时暂停生产，对设计进行修改，解除了传统制造业的技术、成本、工期等限制，这样，设计的产品不但快速而且灵活的得以生产。
三、3D打印对工业设计的.影响
（一）解放束缚，改变设计理念。传统的设计造型受产品的生产、组装等工艺制约，使得设计师的创造力、想象力受到束缚。而随着3D打印技术的发展和成熟，结构、外观再复杂的产品都能通过3D打印机打印出来，且浑然一体。如此，设计师可以将精力集中在产品形态、外观创意和功能创新、改进上，使产品的造型设计多元化、结构设计一体化、使用人性化趋势逐渐显现，在其技术、经济、美学、环境、人机等属性因素中，人机属性和美学属性因素所占的比例得到提高。传统的工业设计是建立在传统的大批量生产方式之上的，这就要求设计是根据一个模型来进行的，即使是所谓的个性化设计也只是将模型的生成范围缩小了。这意味着使用者的心理、生理及使用时间、环境等差异性在设计过程中难以体现。如鼠标设计就是这种典型的设计方式：传统设计模式是让使用者手掌的大小、使用的习惯、个性需求等去适应有限的规格、型号，而3D打印技术则可根据使用者的手形、习惯、个性需求等设计、生产出与其完全匹配的产品。3D打印技术使产品的个性化设计与生产成为可能，利用3D打印技术可以实现产品的量身定做，真正实现以人为本。
（二）3D打印技术对工业设计流程及成本的影响。在设计过程中，顺畅而高效的设计交流是工业设计开发取得成功的重要保证。其中各种类型的模型是交流的重要手段之一，手工制作的模型在精度、质感、触感等方面与概念的设计预期都存在较大偏差，而3D打印能克服这些缺点，使设计团队中的每个成员及用户都能够直观地看到和触摸这些概念模型，比较它们之间的结构、外形和功能的差别与优劣。另外，工业设计过程中的模型如果用手工制作的话将耗费相当长的时间，是缩短产品上市时间的最大障碍，采用3D打印可大大缩短概念模型和产品原型的制作时间，从以往的几天乃至几个星期缩短到几小时。近年来，随着产品复杂化和个性化的发展趋势，设计过程中模型加工和制造的成本非常高，复杂模型甚至要求制作专用模具和加工工艺以保证模型的精度和真实效果，而3D打印技术可实现模型随时、随地制作，大幅度降低设计成本。
（三）3D打印技术对设计产业的影响。传统的工业设计模式受到固有减式生产方式所制约，由专业设计师主导。但随着3D打印技术的日趋成熟，独立设计师对于传统加工业的依赖性将越来越小。对于那些具有较强的创新意识，具备一定的设计、研发能力的消费者很可能变成设计师和生产商。随着3D打印技术所带来的社会化制造，独立设计师和品牌也将崛起。
四、3D打印在工业设计中所面临的问题
3D打印由设计师、设计软件、设备、材料等共同作用，相互影响。在工业设计领域，3D打印技术解放了设计束缚，激发了设计师的创作灵感，但用于3D打印技术的设计软件、模型输出格式等方面依然需要进一步发展与完善。目前，3D打印技术可以与设计完美地结合在一起已经在诸多产品上得以证实，并获得了广泛的认可，但是如何让其在更多的产品生产中发挥应有的作用，仍是一个需要不断探讨的问题。同时，3D打印技术其本身又存在先天性不足，例如：打印尺寸受技术和打印机的限制、产品打印时间过长及大批量生产时无成本优势等，这些原因使3D打印仍不能代替传统制造工艺。结论：3D打印技术在工业设计领域已经获得了重大的发展和应用。在工业设计领域，3D打印技术不仅可以满足当下人们对个性化、订制化产品的要求，还可以实现结构、外观复杂产品的制造，提高设计制造精度，大大缩短设计周期，降低设计成本，激发了设计师的创作灵感，为产品设计带来新的生命力，同时催生了大量独立设计师及设计品牌，有良好的发展前景。同时，3D打印技术也存在一些技术和推广上的缺点与不足，但随着3D打印技术的发展、成熟及设计人员的不懈努力，一定会在工业设计领域得到越发广泛的应用。
参考文献：
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设计源于生活，工业设计也是源于生活的需求，那么你对工业设计的起源由来和发展轨迹感兴趣吗？以下是我为你整理推荐工业设计的起源及发展历史，希望你喜欢。工业设计的起源 设计源于生活需要，人类在解决生活需要的那刻起，设计就随之产生了。当人类祖先开始利用最原始的自然材料来制作简单的工具时，设计的思想在他们的大脑中已萌发。虽然开始是无意识的制造必需的工具，如用石头、树杆、骨头、动物皮革、茎蔓等，这些工具的制造和使用，提高了他们的生存能力，获得更多的食物，搭建了自已的住所，以及用这些最原始的工具跟凶猛的野兽进行对抗，使人类得以很好的生存。随着人类智慧不断的提高，技术的进步，冶炼技术的发明，从最早的石器时代，进入了青铜时代和铁器时代，每进入一个阶段都标志着人类进入了一个新的发明设计时代，设计的思想也逐步融入到各个生产使用中，设计并非是凭空想象的。 现代意义上的工业设计伴随着18世纪晚期英国工业革命的出现而兴起，蒸汽机的发明，标志着工业革命的到来，带来了生产方式的巨大变革，提高了生产效率和速度。机械化生产逐步代替了手工劳动，改变了人们过去的生活方式和工作方式，社会开始进入工业时代。设计与制造开始分离，随着社会工业化的发展，工业设计随之诞生。现在工业设计起源于欧洲，发展于美国。 1919年，德国著名建筑家，设计理论家沃尔特-格罗佩斯在德国魏玛创建世界上第一所完全为发展设计教育而建立的学院--包豪斯(Bauhuas)学院.于1933年4月被德国纳粹政府强行封闭。包豪斯的存在时间虽然短，但对现代设计产生的影响相当深远。从具体 的影响来说，它奠定了现代设计教育的结构基础，目前世界上的设计教育机构，乃至艺术教育院校通行的基础课，就是包豪斯首创的。这个基础课结构，把对平面和立体结构的研究，材料的研究，色彩的研究三方面独立起来，使视觉教育第一次比较牢固地奠立在科学的基础上。包豪斯同时还开始了采用现代材料的、以批量生产为目的的、具有现代主义物征的工业产品设计教育，奠定了现代主义的工业产品设计的基本面貌，对工业产品设计有深刻的影响。 工业设计的发展历史介绍 工业设计起源于包豪斯(Bauhaus,1919/4/1—1933/7)，德国魏玛市 “公立包豪斯学校”(Staatliches Bauhaus)的简称，后改称“设计学院”(Hochschule für Gestaltung)，习惯上仍沿称“包豪斯”。在两德统一后位于魏玛的设计学院更名为魏玛包豪斯大学 (Bauhaus-Universität Weimar)。她的成立标志着现代设计的诞生，对世界现代设计的发展产生了深远的影响，包豪斯也是世界上第一所完全为发展现代设计教育而建立的学院。“包豪斯”一词是格罗披乌斯生造出来的，是德语Bauhaus的译音，由德语Hausbau(房屋建筑)一词倒置而成。 第一阶段(1919—1925年)，魏玛时期。格罗皮乌斯(WALTER GROPIUS)任校长，提出“艺术与技术新统一”的崇高理想，肩负起训练20世纪设计家和建筑师的神圣使命。他广招贤能，聘任艺术家与手工匠师授课，形成艺术教育与手工制作相结合的新型教育制度; 第二阶段(1925—1932年)，德绍时期。包豪斯在德国德绍重建，并进行课程改革，实行了设计与制作教学一体化的教学方法，取得了优异成果。1928年格罗皮乌斯辞去包豪斯校长职务，由建筑系主任汉内斯·梅耶(HANNS MEYER)继任。这位共产党人出身的建筑师，将包豪斯的艺术激进扩大到政治激进，从而使包豪斯面临着越来越大的政治压力。最后梅耶本人也不得不于1930年辞职离任，由(L MIES VAN DE ROHE)继任。接任的密斯面对来自纳粹势力的压力，竭尽全力维持着学校的运转，终于在1932年10月纳粹党占据德绍后，被迫关闭包豪斯; 第三阶段(1932—1933年)，柏林时期。L·密斯·凡·德·罗将学校迁至柏林的一座废弃的办公楼中，试图重整旗鼓，由于包豪斯精神为德国纳粹所不容，面对刚刚上台的纳粹政府，密斯终于回天无力，于该年8月宣布包豪斯永久关闭。1933年11月包豪斯被封闭，不得不结束其14年的发展历程。 包豪斯由魏玛艺术学校和工艺学校合并而成，其目的是培养新型设计人才。虽然包豪斯名为建筑学校，但直到1927年之前并无建筑专业，只有纺织、陶瓷、金工、玻璃、雕塑、印刷等科目，因此，包豪斯主要是一所设计学校。在设计理论上，包豪斯提出了三个基本观点：①艺术与技术的新统一：②设计的目的是人而不是产品：③设计必须遵循自然与客观的法则来进行。这些观点对于工业设计的发展起到了积极的作用，使现代设计逐步由理想主义走向现实主义，即用理性的、科学的思想来代替艺术上的自我表现和浪漫主义。 国内工业设计的发展现状 由于历史的原因，在我国比较系统地引进工业设计的理念、方法30多年中，前20多年发展缓慢。随着科学发展观的贯彻落实，转变发展方式的需求，十年工业设计发展的步伐大大加快。胡锦涛同志、吴邦国委员长、温家宝总理等国家领导人次有相关重要指示和批示;国家“十一五”、“十二五”规划及政府工作报告都列入了要发展工业设计;2010年，工信部等11个部委联合发布了专门文件《关于促进工业设计发展的若干指导意见》;2011年底，国务院发出的《工业转型升级》五年规划，以及2012年初国务院办公厅发出的《关于加快发展高技术服务业的指导意见》这两份重要文件，都具体强调了要发展工业设计。北京、上海、广东、浙江、江苏、深圳等20多个省、市和地级市都制定了促进工业设计发展的政策措施。在“大环境”大大改善的情况下，一些原来领先的企业继续领跑，一批新兴后上企业急步向前，涌现了一批领军人物和优秀产品，许多产品不但获得国内“红星奖”，还获得国际上知名的奖项。 以深圳为例。《中国工业设计行业发展模式与前景预测分析报告》[1]数据显示，2011年深圳各类工业设计机构近5000家，在职专业工业设计师及从业人员超过6万人。2010年度工业设计产值近20亿，2011年工业设计产值增长也在25%以上，而通过工业设计带来的产业附加值超过千亿。同时，深圳已经形成具有集聚效应的创意设计产业园区45个，广东省工业设计示范基地和企业共6家。2011年，上善工业设计有限公司设计的一款专门适于老人、小孩等人群开启的小瓶盖，一举摘得2011年德国红点奖。 我国设计产业在取得长足发展，北京、长三角、珠三角地区设计产业呈现欣欣向荣局面的同时，总体水平上还与成熟的发达地区有较大的差距。但我国工业设计产业仍具有较大的发展潜力，问题就在于如何正确合理地引导，这就需要借鉴国外先进国家发展的经验，找出适合我国发展的模式，实现我国工业设计产业的腾飞。 猜你还感兴趣的： 1. 工业设计专业职业生涯规划书范文 2. 工业设计论文参考文献 3. 工业设计学习计划 4. 工业设计产品特点
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