3D打印技术在产品造型设计中的应用.pdfVIP

3D打印技术在产品造型设计中的应用

摘要：在当今社会，随着社会的高速发展与进步，人们的生活水平与生活质

量也在不断的进步与提升，人们也开始从物质追求向精神追求转变。因此，对产

品的造型设计就有了全新的要求，在重视其结构的合理性与功能性的同时，设计

方面更加强调个性化、时间化以及情感化。然而，现今市场上的大部分产品是通

过批量化生产制造的，虽然这样的制造方式有利于节约成本，自动化程度较高，

但是却让产品的多样性、合理性以及艺术性等特点被忽视，已经不能满足当下社

会的市场要求了。而3D打印技术是以数字化模型作为基础，设计师可以结合产

品自身特点，设计打造出更有复杂性、创新性以及艺术性的产品造型，为产品的

加工制造开辟了更为广阔的发展空间。

关键词：3D打印技术；产品造型设计；实际应用；探讨

引言

随着科技水平不断提高，加工制造技术的不断发展，3D打印技术作为传统减

材制造方式的一种强有力补充，逐渐被更多人关注。3D打印技术是将设计或者扫

描方式得到的三维数模剖切成无限多个剖面，然后通过3D打印设备逐层打印覆

盖叠加，形成一个等比例的立体模型，或者通过对光固化材料实施照射，使其硬

化成型的过程。作为一种创新性的高科技技术，加速了新产品的快速设计开发，

带动了航空航天、汽车、医疗、新材料研发等各领域的向前发展。因此，对于面

向3D打印的优化设计和整体化制造技术在未来会应用到更多的领域，具有巨大

的市场需求和潜在的用户数量。

13D打印技术概述

3D打印（3Dprinting，又称增材制造、积层制造）是一种以数字模型文件为

基础，运用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实体的

技术。该技术最早在20世纪80年代中期由美国提出。现在已经应用到诸多领域

当中，为许多行业技术生产提供便利。作为信息化时代的代表性制造技术，3D打

印具有一体化、轻量化、多样化、个性化等特征。1)一体化。无模具快速自主成

型的一体化加工模式，实现了产品复杂结构的一体化成型，有效减少了产品零部

件组装的工作量，同时将原材料以堆叠塑造的方式一步到位的产出，在产品性能

上更稳定、抗压程度也更高。2)轻量化。通过材料选择、结构拓扑优化处理等方

式可以有效减轻产品的自重，节省制造耗时和成本，设计的产品也为使用者提供

了轻便舒适的体验。3)多样化。与传统加工方式相比，多样化是3D打印技术的

突出优势，对产品造型设计的实现具有推动作用。4)个性化。个性化制造使设计

者可以根据用户需求，设计出适合于每个用户的产品。当然3D打印技术也存在

着明显不足，制约着该技术的广泛应用。首先，3D打印的制造成本较高。除了机

器和材料成本，产品的复杂程度与成本有着直接关联，一旦打印失败，一体化的

特征使其很难修复；其次，3D打印目前可用材料有限，对材料的精细程度也要求

较高，无法支持各种各样的材料；最后，产品大小会受到打印设备的限制，不适

合设计大型的整体产品。

23D打印技术在产品造型设计中的应用

2.13D打印技术的设计理念

传统的机械产品设计中，设计人员通过制图软件进行三维建模，很多结构复

杂的模型产品因受成型工艺、工装夹具等条件限制不能实现一体化成型，需要将

零部件分别生产，再进行装配，会产生累计误差，难以满足高精度的要求，同时

产品生产周期长，效率低下；另一方面，整个产品生产过程受成本、工作地点及

设备的限制，制约了设计人员的发挥空间，高额的成本也使私人订制成为奢侈品

的代言。

而3D打印技术能够完美地解决这些问题，3D打印主要是通过3D打印机来完

成，3D打印机又被称为快速成型机，是一种累积制造技术，设计人员根据支撑最

优原则在与打印设备配套的软件中将需要打印的数模摆放好，利用分层软件将数

模按照某一坐标轴进行逐层数字切片编辑，生成一个数字化的模型文件并传送到

3D打印机上，然后将粉末状金属、塑料或其他可粘合的材料放入打印设备中，分

层加工、逐层熔融叠加，最终“打印”出完整的三维实体。它能够自由设计产品

模型、打印复杂结构、简化装配流程、缩短成型周期，节省生产成本，在设计沟

通和仿真验证方面也有很多优势。首先，设计人员只需在电脑中利用三维软件制

作数字模型，利用3D打印技术便可直接打印出来，一次成型，不需要配套的工

装模具，而且由于没有边角料，避免了传统产品设计中的材料浪费和工装模具的

设计制造，实现了产品设计的绿色环保；其次，3D打印技术打印的产品，相对于

传统加工制造所需要的操作技能也减少了，这不仅仅是技术的进步