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摘要：数字虚拟技术充分利用了数字技术的虚拟性、多感知性和交互操作性等特点，可以模拟一些现实事物的关系或活动。目前，数字虚拟技术正在逐步走向成熟，并在工业设计方面展现出重要的应用价值。工业设计人员可以利用VR、AR、3D成像等数字技术，对工业设计的流程、管理、加工制造、效果体验等环节进行虚拟模拟，验证工业设计方案是否合理可行。本文重点研究了数字虚拟技术在工业设计中的应用功能，并对如何构建数字训化工业设计模式进行了分析。
关键词：数字虚拟技术；工业设计；模式创新；应用功能；
引言：
工业设计结合了科学与艺术，体现了人与产品的关系。在现代工业设计领域，数字虚拟已经成为一项重要的应用技术，其应用效果得到了广大工业设计人员的高度认可。数字虚拟技术的应用打破了工业设计的设计传统，使工业设计可以实现一边设计一边验证，帮助设计人员更加全面地观察产品的设计方案，同时还可以模拟出产品的工业生产流程，从而为推动工业设计水平的进步发挥了重要的作用。因此，国内外先进的现代工业设计均已应用数字虚拟技术。
一、工业设计的概述
工业设计是以满足人类对物质功能和情感审美等需求为目的学科。工业设计首先要对产品的设计要素进行构思、策划，然后以材料为媒介，通过必要的制作工艺和艺术表现手法，将产品的设计构想在现实生活中展现出来。工业设计可以看作是工业制造技术与艺术的完美融合。通过工业设计，我们可以制造出更多实用且美观的产品。
二、数字虚拟技术在工业设计中的应用价值
数字虚拟技术的出现对工业设计工作起到了一定的补充作用，并推动了工艺设计的创新，工业设计可以利用数字虚拟技术模拟出仿真情景，进行大量的设计实践和设计检验。数字虚拟技术在工业设计中的应用主要是通过计算机设备和计算机软件来实现的。数字虚拟技术可以创建虚拟现实的四维空间，模拟任何事物。人们可以通过视觉、听觉体验到模拟的虚拟事物，让体验者体会到高度的真实性。数字虚拟技术可以帮助人们更好的认知复杂的事物，将较为复杂的事物以更为直观、科学形式展现到人们的眼前，让人们更加轻松地分析出复杂事物间的逻辑关系。
三、基于数字虚拟技术构建工业设计创新模式
3.1 构建虚拟化的工业设计制造工艺模式
工艺设计产品由概念图纸变成真实的产品投入市场，需要经过必要的产品设计和制造加工流程。产品的设计水平和制造工艺对产品的批量化生产工作有着重要的影响，决定了批量化生产的可行性和生产效率，以及生产成本的经济性。如果设计水平较低，制造工艺较差，会严重影响产品的最终效果，使质量较差的产品走下生产线，从而增加了工业设计产品市场运营和销售的难度，甚至会导致产品难以打开市场。因此，工业设计产品必须保证高水准的产品设计和制造工艺，而通过VR、AR等数字虚拟技术可以模拟设计流程和制造的全过程。借助相关模拟设备，可以在虚拟世界中观察到产品的一线加工场景，相关加工设备的运行操作情景，以及加工制造工艺的流程展示。数字虚拟技术可以保证模拟效果与现实情况不会出现较大的误差，从而确保虚拟模拟的准确度。借助虚拟技术模拟的加工制造流程，设计人员可以分析更为较为复杂的工业设计加工制造工艺，对加工工艺采取实验性的分析研究。如此可以为工业产品设计方案的总结工作提供便利，降低工业设计产品的加工制造难度。
3.2 构建虚拟化造型要素设计模式
工业设计中的造型设计展现了产品的外观形态，体现了产品的设计美学艺术。同时，产品的外观造型也会反映出该产品的一些使用功能，以及产品用户、使用环境等特征，更是人们对深层次的精神文明诉求的追求。此外，工艺设计产品的造型外观越美观，越富有内涵，越会提升产品的经济附加价值。
在工业设计的造型设计中应用现代的数字虚拟技术，可以帮助设计人员从更加全面的角度观察产品的外形造型，对优化产品的造型设计具有重要意义。
工业设计产品拥有各自各样的外观，大体可以分为‘直线型’、‘曲线型’和‘特异型’三大类。数字虚拟技术便可以根据产品的形态分类，对各类产品形态设计出模和装配原理进行数字化的虚拟模拟。通过这一数字模拟过程得到的参数信息，再利用三维工程软件，便可以对产品的外观造型进行建模，对产品的点、线、面进行美化设计或修改。产品的造型设计完成后，可以使用3D打印机将产品的虚拟模型打印成实物，作为产品的后期设计和测试使用。
3.3 构建虚拟化结构要素设计模式
工业设计人员可以利用数字虚拟技术及相关软件系统，对工业设计的结构设计进行数字化虚拟，在此基础上可以研究工业设计产品结构设计的各个流程和方法。对工业设计的结构设计进行虚拟模拟，就是利用数字虚拟技术，根据工业产品的结构数据，在三维虚拟空间中建立工业产品的结构虚拟模型，并通过三维可视化技术将虚拟模型呈现出来，以便于相关人员的分析研究和实验。例如，人们可以利用三维可视模型对工业产品的结构出模，结构的装备解析，不同温度下的结构形变，以及结构动力等研究项目进行分析实验。经过大量的科学验证，可以验证工业设计产品的结构性能，并将相关的结构数据和实验数据进行储存，为其他的工业产品的结构设计提供宝贵的经验资料。
3.4 构建虚拟化材料要素设计模式
工业产品的设计概念变成实物产品，需要相关的材料作为媒介，而材料的选择应用同样对工业产品造型设计的艺术效果产生一定的影响。因此，工业产品使用的材料必须最为合适的加工材料。目前工业设计常用的材料有金属、硅胶、塑料及纳米材料等多种不同材质的材料，不同的材料，其材质属性存在较大的差异。同时，不同种类的材料有着各自不同的设计风格，加工工艺也因材料的不同而各不相同。在传统的工业设计过程中，为了选择最佳的加工材料，需要使用各种材料进行各种组合进行验证。此外，当材料确定时，为了选择最佳的设计方案，同样需要成多个设计造型进行验证。如此一来，会大大增加产品材料的使用量，提高了工业设计的投入成本，从而降低了工业产品的经济效益。因此，需要利用数字虚拟技术构建材料要素设计模式。为此，需要大量使用VR技术和虚拟3D技术。借助VR虚拟软件的平台，可以生成产品的三维模型信息，设计人员可以通过这些三维模型的数据信息，模拟各种材料的应用实验。
以金属材料的设计为例。运用虚拟软件进行金属材料的虚拟设计，可以模拟出金属材料在不同的空间环境中的造型形态，将光照、造型、加工工艺等影响因素的具体影响全面的反应出来。设计人员便可以根据金属材料的虚拟模拟情况，总结金属材料的设计数据。
结束语：
为了顺应时代发展的潮流，传统的工业设计与制造必须进行数字化与信息化的改造，强化现代服务理念，创新工业设计模式。为此，可以利用数字虚拟技术。应用数字虚拟技术可以将工业设计的全部流程模拟出来，帮助设计人员更加高效地分析加工技术和加工材料，还可以通过产品的服务体验进一步完善工业设计方案，并有效解决工业设计在设计资源投入和产品安全性等方面存在的缺陷，从而提升工业设计的设计水平和经济效益。
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