王静
沈阳飞机工业（集团）有限公司 辽宁 沈阳 110034
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。
1 3D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。
2 3D打印技术在产品造型设计中的应用
2.1 3D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，更是从经济基础和制造模式上改变了机械产品设计行业所处的生态环境；最后，设计师只需在电脑中进行模型设计、数模分层切片以及产品性能的模拟仿真，大大缩短了成型周期，节省了生产成本，产品制造不再局限于车间厂房，甚至在家中就可以完成3D打印，每个人都可以成为设计师，无论多么复杂的结构、多么特殊的造型都能够完成精确的实体复制，这将会成为一项普遍而平价的服务。
2.2 3D打印技术在产品设计中的思维突破
传统的加工制造技术需要考虑产品的生产可能性，产品是否能够加工和生产，产品精度以及生产周期等因素，大大限制了设计人员的思维和想象空间。3D打印技术突破了设计师在数字化模型设计中的传统思维，一些新型结构、复杂形状或者特殊规格，可以用 3D打印技术实现等比例的复制，也就是说无论多么复杂的模型都可以制作出来，而且制作出来的成品相对比较精细。因此对于设计师而言，利用3D打印技术可以尽可能的把自己对产品的设计展现出来，不用考虑产品制造的可行性、零部件装配操作的复杂性、装配干涉、累计误差等问题。这就大大拓展了设计人员的思维，充分激发出设计师们对产品设计的想象力。
2.3 3D打印技术在产品造型设计中的应用与实践
随着3D打印技术的不断发展与普及，目前该技术已广泛应用于航空航天、医疗、军事、艺术设计等领域，也为相关行业的发展提供了新平台，是创新和实践的重要技术支撑。当前很多企业已经将该技术应用到产品的设计生产中，制造传统技术难以应对的极端复杂结构件；在医疗领域，3D打印技术已经逐步渗透于牙科应用、康复医疗器械制造、个性化制药、手术模型预演等多个科目，例如矫正牙套、假肢、助听器等可以根据患者的特质需求进行个性化定制，也可以对多种制药材料实现局部细节化控制，实现了精准控制某种药物的成分；军事方面，以往装备零部件的维修更换都是需要找厂家维修人员去现场进行，周期长，耽误设备的使用，同时也存在泄密隐患等，而引进3D打印设备，可以自行完成高性能成型修复、制造，更替零部件；高校也积极把3D打印技术应用到课堂上，鼓励学生不断设计开发和学习探索3D产品，为个性化设计和激发学生的学习兴趣增加了许多新的机会。
随着科学技术的不断发展，3D打印技术改变了过去简单的常规几何形式和一站式制造手段，设计师可以以与自然形态相似的独特设计方法，赋予了更具创新性和美观性的造型设计，这一方式广泛地用于产品造型设计中，实现了划时代的意义。近年来，3D打印技术简化了设计制造过程和装配流程，超越原始的刚性模式和设计思想，设计师凭借3D打印技术大胆创新和追求个性化设计，促进产品设计得到更广泛的研究和推广。如此3D 打印技术，必将改变人们的日常生活，并使其得到更快更好的发展。
结语
在数字化时代下，3D打印技术可以称之为新时代凝聚出的智慧结晶以及科技的沉淀，对产品造型设计有着至关重要的作用，对于产品造型设计领域的发展有着重要意义。对于产品造型设计领域的工作者来说，3D打印技术会影响工作者的设计思路，并影响最终的成品构型，为产品设计提供了更为广阔的发展天空。但现阶段3D打印技术尚未完全成熟，还有很大的探索空间，尤其是在产品设计方面，还需要我们做进一步的研究，不断完善和创新。结合当下设计行业的现状以及发展趋势分析，3D打印技术在未来得到更好的发展是必然的趋势，能够促进产品设计领域的发展。
参考文献
［1］方骄伟.论3DMAX在产品造型设计中的应用——以陶瓷造型设计为例［J］.科技资讯，2012（05）.
［2]刘金河，刘新福，孙立伟，李丽莎.多媒体技术在“产品造型设计”教学中的应用［J］.电脑知识与技术，2012（16）.