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3D打印技术在工业设计的应用论文

摘要 ：3D打印技术是一项具有工业革命意义的先进制造技术，可推动工业设计模式发生变革，拓展工业设计的内涵，促使工业设计思维的解放，缩短设计周期，节省研发成本，降低企业风险。本文阐述了3D打印的技术体系，探讨了3D打印技术在工业设计上的应用，分析了3D打印技术对工业设计的影响。

关键词 ：3D打印；工业设计；应用；影响

一、3D打印技术

（一）3D打印技术原理。3D打印技术最早称为快速成形技术或快速原型制造技术，是在当代CAD/CAM技术、机械工程、分层制造技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的一种先进制造技术。它是以计算机三维数字模型为蓝本，用软件将其分解成若干层平面切片，然后由数控成型系统利用激光束、热熔喷嘴等方式将可粘合材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出产品。

（二）3D打印技术的常见细分类别及可使用材料。常见的3D打印技术根据成型技术的不同可以分为下表几个类别：

（三）3D打印的优势。3D打印技术是大批量生产形式向小批量、个性化生产形式发展的引领技术，其突出优势在于生产结构、外观复杂的物品而不增加成本、多样化不增加成本，在于无须组装、零时间交付、设计空间无限、零技能制造、不占空间、便携制、减少废弃副产品、材料无限组合及精确的实体复制。

二、3D打印在工业设计中的应用

（一）概念模型、功能原型的制作。在工业设计的流程中，需要反复制作不同作用和类型的零件、模型，传统的方法有着制作周期长、劳动强度高、精度差、成本高等诸多缺点，而使用3D打印技术可以快速、轻松、精准的得到所需的零件、模型。

（二）工业设计过程中所需工具的制作。工业设计是一个充满创造力活动，不同的产品、不同的设计师在设计过程中需要用到各种各样的器材和工具来辅助，这些工具大多数都是设计师根据需要自行制作。这时，可以通过3D打印机完成，而不是耗费大量的时间、精力通过各种加工方式去制作。3D打印设备在工具制作上不仅可以缩短时间，降低成本，还可以构造出结构更加精密、质量更加轻盈、更加符合人体工程学的产品，大幅度提高设计的效率。

（三）小批量产品生产。随着3D打印技术的发展，其打印成本和打印时间进一步下降，可以打印的材料、方式不断丰富，使其在小批量产品生产上与传统加工制造工艺相比，有着生产流程短、时间少、成本低等巨大优势，而且不受时间、空间、机床、模具的限制，只要有需要便可以随时暂停生产，对设计进行修改，解除了传统制造业的技术、成本、工期等限制，这样，设计的产品不但快速而且灵活的得以生产。

三、3D打印对工业设计的.影响

（一）解放束缚，改变设计理念。传统的设计造型受产品的生产、组装等工艺制约，使得设计师的创造力、想象力受到束缚。而随着3D打印技术的发展和成熟，结构、外观再复杂的产品都能通过3D打印机打印出来，且浑然一体。如此，设计师可以将精力集中在产品形态、外观创意和功能创新、改进上，使产品的造型设计多元化、结构设计一体化、使用人性化趋势逐渐显现，在其技术、经济、美学、环境、人机等属性因素中，人机属性和美学属性因素所占的比例得到提高。传统的工业设计是建立在传统的大批量生产方式之上的，这就要求设计是根据一个模型来进行的，即使是所谓的个性化设计也只是将模型的生成范围缩小了。这意味着使用者的心理、生理及使用时间、环境等差异性在设计过程中难以体现。如鼠标设计就是这种典型的设计方式：传统设计模式是让使用者手掌的大小、使用的习惯、个性需求等去适应有限的规格、型号，而3D打印技术则可根据使用者的手形、习惯、个性需求等设计、生产出与其完全匹配的产品。3D打印技术使产品的个性化设计与生产成为可能，利用3D打印技术可以实现产品的量身定做，真正实现以人为本。

（二）3D打印技术对工业设计流程及成本的影响。在设计过程中，顺畅而高效的设计交流是工业设计开发取得成功的重要保证。其中各种类型的模型是交流的重要手段之一，手工制作的模型在精度、质感、触感等方面与概念的设计预期都存在较大偏差，而3D打印能克服这些缺点，使设计团队中的每个成员及用户都能够直观地看到和触摸这些概念模型，比较它们之间的结构、外形和功能的差别与优劣。另外，工业设计过程中的模型如果用手工制作的话将耗费相当长的时间，是缩短产品上市时间的最大障碍，采用3D打印可大大缩短概念模型和产品原型的制作时间，从以往的几天乃至几个星期缩短到几小时。近年来，随着产品复杂化和个性化的发展趋势，设计过程中模型加工和制造的成本非常高，复杂模型甚至要求制作专用模具和加工工艺以保证模型的精度和真实效果，而3D打印技术可实现模型随时、随地制作，大幅度降低设计成本。

（三）3D打印技术对设计产业的影响。传统的工业设计模式受到固有减式生产方式所制约，由专业设计师主导。但随着3D打印技术的日趋成熟，独立设计师对于传统加工业的依赖性将越来越小。对于那些具有较强的创新意识，具备一定的设计、研发能力的消费者很可能变成设计师和生产商。随着3D打印技术所带来的社会化制造，独立设计师和品牌也将崛起。

四、3D打印在工业设计中所面临的问题

3D打印由设计师、设计软件、设备、材料等共同作用，相互影响。在工业设计领域，3D打印技术解放了设计束缚，激发了设计师的创作灵感，但用于3D打印技术的设计软件、模型输出格式等方面依然需要进一步发展与完善。目前，3D打印技术可以与设计完美地结合在一起已经在诸多产品上得以证实，并获得了广泛的认可，但是如何让其在更多的产品生产中发挥应有的作用，仍是一个需要不断探讨的问题。同时，3D打印技术其本身又存在先天性不足，例如：打印尺寸受技术和打印机的限制、产品打印时间过长及大批量生产时无成本优势等，这些原因使3D打印仍不能代替传统制造工艺。结论：3D打印技术在工业设计领域已经获得了重大的发展和应用。在工业设计领域，3D打印技术不仅可以满足当下人们对个性化、订制化产品的要求，还可以实现结构、外观复杂产品的制造，提高设计制造精度，大大缩短设计周期，降低设计成本，激发了设计师的创作灵感，为产品设计带来新的生命力，同时催生了大量独立设计师及设计品牌，有良好的发展前景。同时，3D打印技术也存在一些技术和推广上的缺点与不足，但随着3D打印技术的发展、成熟及设计人员的不懈努力，一定会在工业设计领域得到越发广泛的应用。

参考文献：

[1]蔺薛菲.3D打印技术对制造业产品设计的影响研究[J].艺术与设计(理论),2015,08:103-105.

[2]付航,李鹏.3D打印技术在产品设计中的应用概况[J].美与时代(城市版),2015,10:85-87.

对工业设计专业毕业设计选题的思考

毕业设计开始之前要做好各种各样的准备，下面是由我为大家带来的关于对工业设计专业毕业设计选题的思考，希望能够帮到您!

对工业设计专业毕业设计选题的思考

摘要：本科毕业设计是对学校本科四年教学成果的检验，是学生综合运用所学技能知识的实践平台，也是培养学生创新意识和创新能力的重要途径。本文从设计的功能、目的和价值、社会属性、设计的发展趋势，结合我校的办学特色对工业设计专业毕业设计的选题进行了思考和探讨。

关键词：工业设计;毕业设计;设计选题

中图分类号： 文献标志码：A 文章编号：1674-9324(2015)45-0166-02

一、工业设计专业的特点

工业设计是一门综合性、交叉性的学科，与艺术、工程技术、社会学、市场、管理、心理学、环境保护等学科有密切的联系，这就使得工业设计教育也具有了综合性、跨学科的特征。如何在工业设计教育体系中将各种相互渗透和交叉的知识融会贯通并传授给学生，使学生具有高度的综合能力，是我们教师不断探讨的问题。而毕业设计既是对本科四年教学成果的检验，是学生综合运用所学知识技能的实践平台，也是学生进入职场前的热身演练。毕业设计选题很关键，无论实题还是研究性课题，在毕业设计环节都要坚持详实完整的设计过程，指导学生从系统研究开始，观察生活现象的细微处，进而发现问题，分析问题，调查研究，最终解决问题。

二、对往届毕业设计选题经验和不足之处的分析

1.部分选题过于具体。许多学生毕业设计课题设定的过于具体，像空调室外机造型设计、电热水器造型设计等，学生往往仅在产品的造型方面去深入，难以在造型之外的领域进行突破，从而在一定程度上限制了学生的研究能力和创新能力。

2.教师指定选题多，选题形式较为单一。目前在本科毕业设计环节我们多采用以指导教师为主导出题，学生选择教师选题的毕业设计模式，这类选题一般在90%以上。今后应进一步进行选题多元化的探索，如学生在实习期间自行发掘毕业设计题目，结合学生毕业后工作岗位特点进行选题等，从而培养其创新意识和创新能力，也利于充分调动学生的主观能动性，为在毕业设计的后续工作中进一步培养创新意识和创新能力创造条件。

3.学科交叉不够。目前，工业设计专业的毕业设计还是以指导教师一对一进行为主。定义工业设计过去与未来的课题，并参考近年欧洲(IF)、美国(IDEA)、日本(G-Mark)等国际设计奖项论坛讨论内涵，罗列出相关派生类项：管理与经营、经济、史学、交通、建筑、社会学、艺术、环境、法律、健康、机构设计、材料、工业设计机构等。从中可以看出工业设计专业领域发展的日益宽泛和学科的交叉性，而我们目前选题的学科广度和学科交叉性仍不足。

三、选择和完善毕业选题时的思考

根据近年几所开设工业设计专业较早的高等院校优秀毕业设计作品以及选题的情况，结合笔者所带毕业设计的经验，笔者认为对于毕业设计选题，尤其是研究性选题时，主要基于以下几点思考。

1.紧密触摸社会发展的前沿。随着信息时代和体验经济时代的到来，工业设计学科的社会、经济、文化基础已发生了革命性的变化，多学科的知识交叉综合正成为一种必然，如何让学生更好地使用、把握社会整体融合发展的趋势，进而进一步培养、塑造他们引领性的设计意识与观念，已经成为设计教育的重要思考。近几年，穿戴式技术在国际学术界和工业界一直都备受关注，“穿戴式智能设备”是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出可以穿戴的设备的总称，如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等。在上学期与同工作老师共同指导的课程设计中，也引导学生做过可穿戴式智能设备方面的设计，不但使学生们能更好更快地获取最新的信息和技术，对智能可穿戴设计也有了更好的把握，如毛世昌、王灵毓等同学所做“PARTNER同伴”骑行者用户的可穿戴头盔设计，“PARTNER同伴”还参加了“2014年首届物联网感智创新大赛”，并获得了平台创意类作品银奖的优异成绩。

2.综合性，社会性选题。毕业选题要密切结合设计前沿，考虑社会意义和功能，具有研究意义和创新性，探索具有社会意义和研究前瞻性的课题。调查研究表明，近些年关注社会伦理问题的思考，针对老年人、残障人士等行为能力的弱势群体的关注和设计选题增多，诸如清华大学美术学院工业设计系优秀毕业设计作品“中国城市老年社区卫浴设计”“农村老年人医疗巡诊基站”，广州美术学院工业设计优秀毕业设计作品“POCKET――基于收纳行为的婴儿手推车再设计”，江南大学的“豆伴――为老年人设计的手机及社区养老系统”，中国美术学院的“脑瘫儿童早期干预辅具设计”，湖南大学的“新生儿经鼻无创呼吸机”等优秀毕业设计作品，都关注老龄化等社会弱势群体的需求，关注我国社会面临的突出和热点问题，进一步地探索设计的社会责任。在上述所罗列的.工业设计派生类别中，其中关于健康一类，又划分为医疗产品设计、辅具设计、通用设计、婴幼设计、食具设计。笔者所带毕业设计的选题，也主要基于以上的考虑。选择了婴幼设计这一研究性课题，并定义为儿童用具系统设计。这一课题的提出，结合了笔者自己对这一领域的研究上，在原有的儿童玩具设计的基础上将毕业设计选题进一步拓宽调整为儿童用具设计。这样一来，给了学生更大的选择范围，拓宽了学生对于社会问题和不同人群的未来需求的探究能力。选题过宽，学生往往不知所措，如大海捞针;选题过于具体明确，如曾经选择的儿童益智玩具设计，由于此类产品市场化充分，学生往往不容易打破诸多限制，进行创新思维。在进行了毕业课题的调整之后，学生可以对儿童用户以及儿童产品消费者的人群进行细分，也可以对儿童用具从衣、食、住、行、娱乐、教育进行细分，进而观察生活现象的细微处，发现问题，并解决问题。今年的毕业设计环节中，两名学生确定了《妙妙时间――儿童时间管理系统产品设计》和《蛋生――儿童财务管理系统产品设计》，学生最终的设计定位在教师的掌握之中却又在教师的意料之外，在我的儿童用具系统设计选题的大范围下，学生明确了自己的方向，又将自己的兴趣点结合进去，最终的结果也是大家通力合作，充分发挥创造性思维和创新的结果，取得了较好的效果。 3.融合我校办学特色。我们在选择毕业设计课题的时候，既要考虑设计的未来发展趋势和社会热点问题等社会大环境，也要结合我校“科学、艺术、时尚”的办学特色。随着经济、社会和人类需求的发展，时尚也成为诸多品牌的重要理念和诉求。现在，欧美许多品牌也是主要以时尚和体验作为其品牌理念，如Anthropologie，一家以一门社会科学――人类学的法语名称命名的美国高档服装及家居零售商。零售的商品涉及服装、饰品、家具、家居、装饰品等诸多方面，定位于舒适而时尚的城市风格。新的设计面向家庭总收入在20万美金以上，受过高等教育，有教养、追求独一无二的设计的职业女性。他们销售的是一种生活态度，其设计理念和设计人群定位可见一斑。随着人们对社会发展趋势和设计功能的不断探讨，时尚产业的范围也在不断扩大，时尚产品已经不仅仅局限于服装、服饰产品，此外，还有配饰、时尚电子产品，如最经典的苹果系列产品、时尚家居、时尚便携产品等。可穿戴技术的开发者以及谷歌眼镜的策划Thad Starner曾说过“可穿戴设备”本身就是时尚。第一意识就是你必须考虑它的外形，所有你戴在身上的东西都是时尚。”笔者认为，可穿戴设计是社会未来的发展趋势，是一种时尚，又与我校“科学、艺术、时尚”的定位吻合。如我们设定的基于特定用户生活方式的可穿戴产品的设计。因为可穿戴产品正越过技术的藩篱，融入时尚的元素，越来越深入到人们生活的方方面面。同学们以团队的形式对基于特定用户生活方式的可穿戴产品的设计有了更加深刻地认识和思考，系统性地对基于特定用户，比如特殊工种工作人员、明星、时尚青年、潮人、盲人、运动爱好者等进行研究，通过基于用户需求和生活方式的研究以及使用环境研究(如雾霾、户外、特殊工作环境等等)中找到设计定位。

4.不断探寻设计的价值目标。设计的目标和价值一直伴随着社会和现代设计的发展，为众人所热议。从现代设计之初最为推崇的“形式追随功能”，到20世纪的文化、情感、交互等，一直到当代的体验设计。在体验经济时代，生活变成一种感受体验的过程，设计的目标和价值就是为人们的生活提供更丰富和更多元化的体验。从一些高校工业设计学生的优秀毕业设计中可以窥见一斑，侧重文脉，即注重地方特色和历史文化传统的传承，如中国美术学院设计学院的“卿卿如晤”，注重体验的蔡尚同学的“感――Relight”以及注重对自然感知体验的我校工业设计毕业生钱雅慧同学的“FLOAT KINGDOM浮游王国――自然感知型儿童娱乐设施设计”等设计选题。

四、对于毕业设计选题的再思考

设计不是个人英雄主义的行为，只有进行团队合作，合理运用设计方法，才能得到1+1>2的效应。现在学生在进行毕业设计选题的时候，通常是两个以上同学一个选题，在前期的设计调研以及设计研究、设计定位和方案的探讨上，都能通力合作，迸发出创新和智慧的火花。在今后的毕业设计环节中，应该进一步加强教师之间的团队合作，除了教研室中艺术类专业和工科类专业教师的合作，还要加强工业设计专业和其他专业教师的跨专业和跨界的合作关系以及毕业设计选题的跨专业和跨界合作，这是我们今后毕业选题的发展趋势。

参考文献：

[1]赵超.清华大学美术学院工业设计系优秀毕业设计作品多样性与社会性的回归――清华大学美术学院工业设计系本科毕业设计概述与反思[J].装饰，2011，(8)：14-21.

[2]王昀.中国美术学院设计学院工业设计系优秀毕业设计作品设计的道理――从2011届中国美术学院工业设计毕业创作谈起[J].装饰，2011，(8)：22-29.

[3]张凌浩.江南大学设计学院工业设计系优秀毕业设计作品 有限与无限――江南大学设计学院工业设计专业毕业设计概述[J].装饰，2011，(8)：35-42.