试析桌面3D打印产品设计新思维

    王红鹰

    [摘 要] 如今，3D打印技术已经走入人们生活，大众对3D打印产品的需求也日益增加。简单阐述了目前3D打印的基本技术特点，并主要提出了适合于桌面3D打印产品特点的诸多设计新思路。

    [关 键 词] 3D打印；桌面；产品设计；新思路

    [中图分类号] TP391 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）13-0220-01

    3D打印属于增材制造技术范畴，它与传统打印在材料及加工方法应用上完全不同，它是基于三维CAD模型数据，结合材料逐层制造实现产品打印成形的，是典型的基于三维物理实体模型的特殊制造方法。

    一、3D打印技術的特征与优势

    （一）3D打印技术的基本特征

    首先，3D打印技术属于数字制造技术，它可借助计算机软件完成对目标设计产品的造型，其对产品的定义以结构数字化为主，通过计算机技术来驱动3D打印机实现器件加工。此外，它还可通过网络传输数字化文件，即使制作方相互身处异地也可以共同利用分散化制造方法完成产品设计及制作过程。

    其次，它属于降维制造技术，简单说就是分层制造。3D打印技术充分利用了产品的三维结构特征，将其分解、转化为二维层状结构特征，通过逐层累加最终形成三维产品，即对2D产品向3D产品的神奇转化过程，该制造过程是具有柔性化特征的。

    最后，它是堆积快速制造，它的制造方式是自下而上的堆积过程，它可合理运用那些非均匀材料，结合功能梯度理论提高产品的叠加优势，且它还能够实现快速制造，整个3D打印制造工艺流程是相当短的，并且全程自动化，可在现场当场制造，制造效率相对较高。

    （二）3D打印技术的现实优势

    3D打印技术拥有三大优势：首先它具有成本优势，传统制造的劣势就在于对产品形式的把握难度越来越高，因为目前某些产品的外部形态越来越复杂，造型也逐渐趋于多样化，制造成本水涨船高。但如果采用3D打印机就能随客户心意任意做出不同形状的产品，它直接省去了传统产品制造过程中所必需的技术人员培训成本及制造设备购置成本。整个过程仅仅需要简单的数字设计图与原材料，而且3D打印机对产品的生产创新功能也能够经常给人以惊喜。

    其次它具有时间优势。传统制造会涉及大量的产品组件和组装过程，其制造过程会耗费大量的时间。反观3D打印则具备分层制造功能，可通过该功能随时打印不同部件，完全省去了组装及运输这两大极为消耗成本的传统环节。再者3D打印机能够实现按需制造和就近生产，最终保证零时间交付，保证用材、用时绝不浪费。

    最后它具有前景优势。目前3D技术的应用令人期待，因为它所采用的都是可循环材料，非常符合全球的绿色环保、节能降耗生产标准。而且目前的3D技术也能配合扫描技术，实现从实体世界向数字世界两世界之间产品分辨率形态的有机转换。可利用3D打印机进行实体对象扫描、编辑与复制，为产品制作提前创建准备数据精确的副本及高质量的优化元件。

    二、桌面3D打印产品设计的一些新思路

    目前通过3D打印技术设计桌面3D产品可谓创意多多，结合各种产品设计实验所创作出的产品均有出其不意的效果，且产品的使用价值也值得期待。下文结合案例简单谈谈当前利用3D打印技术所设计的桌面3D打印产品。

    （一）十二星座系列饰品设计

    该产品要利用准备好的十二星座底板，结合3D打印软件设计三维模型然后打印。打印后就会出现十二星座的模型。该产品设计要由两人共同协作完成，首先进行饰品主题、样式及颜色的选择，然后对十二星座造型进行构思，结合数据模型与模型打印两项主要设计实验内容首先给出打印样品，然后进行3D打印技术处理。同理，其他创意饰品也可以结合该十二星座饰品进行设计打印。这里可延展思路，设计一种可活动性结构的饰品。首先利用计算机进行效果图渲染，获得一条吊坠的效果图，吊坠是由两个环状结构组成的，而且两个环可以活动，相比普通的固定吊坠在佩戴上更加具有新意。这里就利用了3D的材料增加技术来增加吊坠的附加值，配合活动的空心结构再次减少对材料的使用，这一增一减就增加了成品的美观效果，同时降低了成本[1]。

    （二）基于“-”思维的桌面3D打印设计

    基于“-”思维的桌面3D打印设计及尽可能减少打印过程中所存在的各种影响因素，全面提升产品制造效率。比如，在3D闹钟打印设计与制造过程中，就要尽量减少台阶效应，闹钟零件中的斜面越少越好，便于使用者观看表盘。再如，在创意咖啡的拉花打印方面，将不同的划分打印到了咖啡表面。同理，在蛋糕、巧克力底板上也可以采用这种个性化的3D打印设计[2]。

    3D打印技术实用且神奇，目前它的技术内涵正在被极大丰富，所涉及领域也在逐渐增加。对3D成型规律的严格遵循和对产品造型结构的有效优化都提高了它的设计效率与制造效率，为更多人所应用。特别是在大学生的创新实验和学习中，利用3D打印技术，从实验产品的设计到打印、装配、调试都有学生的参与，也将极大地促进学生的操作能力、制作能力和团队协作创新能力的提高，有效地激发学生实践的积极性，提高学生的学习热情，培养他们的创新力和创造力。

    参考文献：

    [1]潘舟.3D打印技术及应用趋势[J].科技风，2017（23）：2.

    [2]花亚东，张锡.桌面3D打印产品设计新思维[J].科技展望，2015（8）：156.