面向三維設(shè)計(jì)公司的低成本3D打印

引 言

3D 打印技術(shù)是近年來(lái)的新興產(chǎn)業(yè)，可應(yīng)用于航空、生物醫(yī)學(xué)、建筑工程、教育以及制造業(yè)等領(lǐng)域，正在推動(dòng)著傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式的變革。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及生活物質(zhì)水平的提高，私人訂制已成為普遍現(xiàn)象，各式各樣的設(shè)計(jì)公司應(yīng)運(yùn)而生，三維設(shè)計(jì)公司也越來(lái)越追求個(gè)性化。在未來(lái)幾年或幾十年中，人類將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)造者和啟動(dòng)者， 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與造型的設(shè)計(jì)不再受傳統(tǒng)制造工藝的束縛，拓展了設(shè)計(jì)師的思維空間，讓設(shè)計(jì)師依靠 3D 打印技術(shù)將自己的創(chuàng)意變成實(shí)物，節(jié)約了產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)的成本。各企業(yè)利用 3D 打印技術(shù)在商業(yè)中的應(yīng)用可大大提高商業(yè)效益，節(jié)約人力和物力。

1 3D打印技術(shù)概述

3D 打印技術(shù)是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體形狀的技術(shù)，國(guó)外稱為增材制造。

3D 打印技術(shù)的發(fā)展從未停止，歷經(jīng)三十余年，技術(shù)越來(lái)越成熟。3D 打印技術(shù)發(fā)展歷史如表 1 所示。作為一種綜合性應(yīng)用技術(shù)，3D 打印運(yùn)用了仿真建模技術(shù)、信息轉(zhuǎn)換技術(shù)、物理原理、材料科學(xué)以及機(jī)電控制技術(shù)等諸多技術(shù)，科技含量高， 所用設(shè)備即為 3D 打印機(jī)。3D 打印機(jī)如圖 1 所示。3D 打印機(jī)的精確度非常高，它可以打印出設(shè)計(jì)模型中的大量細(xì)節(jié)，尤其是使用傳統(tǒng)鑄造方法很難達(dá)到的高精度零器件。3D 打印物品過程大致分為構(gòu)建模型、切片、打印、后期處理四個(gè)主要階段， 具體流程如圖 2 所示。

2 面向各行業(yè)的 3D打印技術(shù)

2.1 面向航天與國(guó)防

針對(duì)航空航天產(chǎn)品，工程師們已經(jīng)用 3D 打印機(jī)成功“打印”出了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零部件。這一技術(shù)將使該零件成本縮減 50%、制造周期縮短 40%。

2.2 面向建筑設(shè)計(jì)

在建筑行業(yè)中，工程師和設(shè)計(jì)師們已經(jīng)開始使用 3D打印機(jī)打印建筑模型，這種方法快速、環(huán)保、成本低，并且制作精美， 符合設(shè)計(jì)者的要求，同時(shí)又能節(jié)省大量材料。

2.3 面向制造業(yè)

3D 打印技術(shù)正在顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)，因?yàn)?3D 打印無(wú)論是在成本、速度和精確度上都優(yōu)于傳統(tǒng)制造。目前 3D 打印技術(shù)在汽車制造上已有了初步成效，在追求效率的同時(shí)降低了成本。

2.4 面向科學(xué)研究與文物保護(hù)

對(duì)化石進(jìn)行 3D 掃描，利用 3D 打印技術(shù)做出了適合研究的 3D 模型，不但保留了原化石所有的外在特征，同時(shí)可以進(jìn)行比例縮減，更適合科學(xué)研究。且博物館常常會(huì)使用很多復(fù)雜的替代品來(lái)保護(hù)原始作品免受環(huán)境或意外事件的傷害，同時(shí)復(fù)制品也能肩負(fù)起文化傳播的重任。

2.5 面向醫(yī)療行業(yè)

在醫(yī)學(xué)研究方面，3D 生物打印技術(shù)已被運(yùn)用于制造醫(yī)療輔具、人工植入支架、組織器官、人體骨骼、人體血管等，從此讓身體有缺陷的人群回歸正常生活。3D 生物打印是目前 3D 打印技術(shù)研究最前沿的領(lǐng)域。

2.6 面向配件、飾品

這是 3D 打印最廣闊的一個(gè)市場(chǎng)。隨著科學(xué)的進(jìn)步以及生活物質(zhì)水平的提高，人們?cè)絹?lái)越追求個(gè)性化與親手設(shè)計(jì)、親手制造。無(wú)論是時(shí)尚手鏈，還是刻有半身浮雕的手機(jī)外殼， 抑或是和愛人擁有的世界上獨(dú)一無(wú)二的婚戒，都有可能通過3D 打印機(jī)打印出來(lái)，使產(chǎn)品更具獨(dú)特性和創(chuàng)意性。

3 企業(yè)面臨的問題及解決方法

3.1 面臨的問題

3.1.1 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越追求個(gè)性化的產(chǎn)品，大量設(shè)計(jì)公司如雨后春筍般破土而出，設(shè)計(jì)行業(yè)這塊大蛋糕被爭(zhēng)相而食，企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈。

3.1.2 產(chǎn)品外觀不精致

由于傳統(tǒng)制造業(yè)的局限性，企業(yè)產(chǎn)品的外觀始終不夠精致，無(wú)法提供產(chǎn)品某些細(xì)節(jié)上的升華。

3.1.3 產(chǎn)品不具有獨(dú)特性

中國(guó)制造業(yè)雖然發(fā)展?fàn)顩r良好，但絕大多數(shù)產(chǎn)品是仿照國(guó)外的設(shè)計(jì)，沒有獨(dú)特的風(fēng)格。

3.1.4 不能滿足客戶需求

由于語(yǔ)言習(xí)慣方面的差異，設(shè)計(jì)公司往往不能完全理解客戶的需求，導(dǎo)致生產(chǎn)制造出來(lái)的產(chǎn)品不能使客戶滿意。

3.1.5 精密產(chǎn)品成本居高不下

由于產(chǎn)品精密程度要求高，傳統(tǒng)制造的成本居高不下， 因此造成了客戶買不起，商家不愿造的局面，不利于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

3.2 解決方法

上述問題的出現(xiàn)使 3D 打印技術(shù)慢慢登上了三維設(shè)計(jì)的舞臺(tái)。使用 3D 打印技術(shù)后，產(chǎn)品不用剔除邊角料，摒棄了生產(chǎn)線，使材料無(wú)限組合，既節(jié)省了材料也大大降低了模型設(shè)計(jì)的成本，在競(jìng)爭(zhēng)中就占據(jù)了優(yōu)勢(shì)。并且 3D 打印技術(shù)的突出優(yōu)勢(shì)在于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，可直接從計(jì)算機(jī)三維圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，從而提高了產(chǎn)品的制造效率，外觀也將更加漂亮。同時(shí)，3D 打印技術(shù)可以個(gè)性化設(shè)計(jì)零件、個(gè)性化定制模型，根據(jù)消費(fèi)者的喜好進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造，這使產(chǎn)品比較新穎且個(gè)性鮮明，非常貼合消費(fèi)者喜好，有利于更好的打開市場(chǎng)，促進(jìn)設(shè)計(jì)業(yè)和制造業(yè)的蓬勃發(fā)展。

4 結(jié) 語(yǔ)

將 3D打印技術(shù)自動(dòng)、直接、訊速、精確的優(yōu)勢(shì)引入到商業(yè)技術(shù)中，使之成為一個(gè)新的行業(yè)優(yōu)勢(shì)。3D打印技術(shù)讓商業(yè)成本更低廉，讓外觀更精致，讓產(chǎn)品更具個(gè)性化，最終使產(chǎn)品效益得到提高。在不久的將來(lái)，我們將不再需要大規(guī)模的生產(chǎn)線，不再需要寸步不離的守候在機(jī)床旁，不再需要大量的人力物力，不再產(chǎn)生大量的工業(yè)廢物。3D打印技術(shù)將從根本上改變傳統(tǒng)制造業(yè)的模式，將設(shè)計(jì)領(lǐng)域提高到一個(gè)新高度， 3D打印技術(shù)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與開放式 3D設(shè)計(jì)解放了設(shè)計(jì)師的思維，讓設(shè)計(jì)師從傳統(tǒng)的產(chǎn)品加工工藝?yán)位\中沖脫出來(lái)，使他們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品具有“靈魂”。