增材制造与创新设计：从概念到产品 课件 第6、7章 3D打印产品创新结构设计、增材制造创新综合应用实例.pptx

第6章3D打印产品创新结构设计增材制造与创新设计：从概念到产品

目录contents3216.33D打印产品创新方案设计流程6.2产品研发中的创新方法6.1增材制造创新思维6.4基于3D打印技术的创新设计产品4

在科幻电影中，我们经常能看到一些造型奇特、功能强大的未来设备和产品，令人叹为观止，这些创新结构需要怎样的方法去设计？哪些创新思维方式是值得我们学习的？案例导入流浪地球掠夺者号无人机

本章学习目标1、认知目标?理解增材思维、设计思维、增材制造创新思维，并理解其与传统设计思维的区别。?掌握3D打印创新设计的定义、主要特点以及产品研发中使用的创新方法。等。?掌握3D打印产品创新方案设计流程，包括需求分析、设计构思、建模优化、打印制作以及测试评估等环节。2、能力目标?根据增材制造设计自由度提升和材料多样性的选择培养快速原型制作的能力。?通过实际操作，提升在3D打印产品创新设计中的方案规划与实施能力。?能够将产品研发中的创新方法，包括但不限于头脑风暴、单点探索流、用户角色模型、AI探索流等，应用到3D打印产品创新设计的实践中。?根据3D打印结构创新方法，学会深入理解3D打印技术在结构创新方面的独特优势，如内部结构的优化、轻量化设计、一体成型等。通过实践案例分析，掌握利用3D打印技术实现复杂结构和功能性设计的方法与技巧。3、素养目标?结合3D打印技术与其他学科（如机械工程、材料科学、艺术设计等）的知识，培养跨学科的设计思维。了解并欣赏基于3D打印技术的创新设计产品，分析其设计特点和市场价值。同时，应能够欣赏这些产品的设计美学和实用性，激发自身的创新设计灵感。

6.1增材制造创新思维

6.1.1增材制造创新思维概述1、增材思维(thinkingforAM)：也常被称为“加法思维”或“累加思维”，是一种生成式创新，它强调通过不断地添加、组合新的元素或想法来解决问题或创造新事物。增材制造代表了效法自然生长法则的制造思想，是一种自由制造的理念和方法论。它启发我们，设计的终极模式是效法自然，不需过多地向工艺妥协，回归需求本源，是由产品性能驱动的正向设计。增材制造技术带来的全新设计可能性，将颠覆传统设计模式，催生制造业的设计革命。

6.1.1增材制造创新思维概述2、设计思维（designthinking）：是一种以人为本的解决问题的创新方法，它利用设计者的理解和方法，将技术可行性、商业策略与用户需求相匹配，从而转化为客户价值和市场机会。作为一种思维方式，设计思维被普遍认为具有综合处理能力的性质，能够理解问题产生的背景、催生洞察力及解决方法，并能够理性地分析和找出最合适的解决方案。设计思维以人们生活品质的持续提高为目标，依据文化的方式与方法开展创意设计与实践。设计思维存在着逻辑的必然性，即在一定前提下必然导出的结果，并不是“用设计师的思维去设计”，它是一种创新方法论，更是解决问题的路径。所以当我们面对增材技术，用设计思维的逻辑去指导商业实践就能产生出最具颠覆性的创新。

6.1.1增材制造创新思维概述3、增材制造创新思维：增材制造创新思维实际是面对复杂问题提出一种全新的方法论：通过增材制造技术和设计思维解决更高维度的工程问题的一种创新思考的模式。这种思维模式强调设计自由度的提升、个性化定制、材料效率以及与数字化技术的深度融合。能解决结构功能一体化，拓扑优化，仿生结构，晶格结构和多材料制造等问题，对人类的多维度和复杂工程提出有效的解决方案。

增材制造创新思维体现在多个层面，它不仅仅是一种技术实现，更是一种全新的设计哲学和方法论。以下是关于3D打印创新设计思维的核心要点：1、无约束的创意思维。2、以用户为中心的设计思维。3、跨领域的整合思维。4、可持续性和环保的设计思维。5、迭代与优化的设计思维。在实际应用中，增材制造创新思维有着广泛的应用场景。在灵活性、节约性、高效性、复杂性和可持续性等方面突出，例如，在医疗领域，增减材技术可以根据病人的具体情况制造出合适的医疗器械，如人工关节、义肢等，同时还可以制造出具有特殊功能的医疗材料，如支持组织生长的生物材料、药物缓释系统等，这些都能提高医疗治疗效果和患者的生活质量。在建筑业中，增减材技术可以直接制造出所需的建筑材料，提高建筑效率，同时制造出具有特殊功能的建筑材料，如自洁玻璃、光伏材料等，从而提高建筑的节能性能。

面向3D打印的创新设计定义：是指在设计过程中，充分利用3D打印技术的独特优势和特性，进行具有创新性、突破性的产品设计。这种设计方式不仅关注产品的外观和功能，更强调产品的结构、材料选择以及制造过程的优化，以实现更高效、更灵活、更个性化的产品制造，如图6-1所示3D打印产品创新优势。6.1.2面向增材制造的创新设计定义

这种设计方法主要强调功能性，以实现产品主要目的为