3D打印技术在产品造型设计中的应用

3D打印技术在产品造型设计中的应用

程花

舟山航海学校  浙江  316000

摘要：3D打印技术具有应用优势，但也存在一定的问题，设计人员在产品造型设计中及时解决造型设计中存在的问题，创新3D打印技术，将数字模型作为基础，结合产品特点进行产品造型创新设计，充分展现产品设计的艺术价值，促进行业的创新发展。以产品为案例进行分析，阐述3D打印技术在产品造型中的应用。

关键词：3D打印技术;产品造型;设计;应用

引言

产品在我们的现代日常生活中随处可见，如灯具、手机支架、收纳盒、钟表等一些日常用品或者一些小型的电子产品。随着科技的发展和人们物质生活水平的提高，人们对产品的需求已不仅仅满足于产品的使用价值，而更倾向于自身精神层面的审美需求，即对产品外观造型的鲜明个性化、趣味创意性等方面的追求。传统的产品设计开发过程极为繁琐，设计制作周期长，产品结构、色彩较为单一，设计成本高，因此，很难达到人们对于产品的审美需求。而３Ｄ打印技术的出现，正好解决了这个传统加工制造业难以达到的要求。

13D打印技术及其优势

3D打印技术主要是以数字模型文件为基础，将金属粉末或塑料等作为工艺原材料，在逐层打印或叠加打印过程中得到三维原型实体，实现产品造型的数字设计及数字化制造。与传统打印技术项目相比，3D打印技术具有个性化、小型化及智能化等特点，在单层厚度的小型产品造型设计中具有高分辨率的优势，适用于多种材料的打印，可推动产品造型设计行业的创新发展。3D打印技术的主要优势:其一，节约材料。在产品造型设计中，3D打印技术可改变以往造型设计中的削、切、车、铣等工艺，可根据造型特点、结构等。按照材料需求设计造型形象，避免产品造型设计中出现废弃材料。其二，快速成型。3D打印技术可实现快速成型的目的，这种工艺形式缩短了产品造型的生产时间，简化了加工工序，可满足行业快速发展的需求。

23D打印技术存在的问题

产品造型设计中，利用3D打印技术可提高产品结构设计效果，满足复杂产品结构的造型需求，但是在实际运用中也存在一些问题:3D打印过程中容易出现局部卷翘及脱离打印机的问题，需要重新进行产品打印，这会增加产品制造时间。产品造型设计创新性不足，设计人员技术能力有限，缺乏创新意识及制造能力，导致产品设计缺少艺术性，无法展现3D打印技术的应用优势。3D打印技术具有特殊性，目前主要应用于服装行业及家具设计领域，但发展规模较小，不利于3D打印技术的长远发展。产品造型设计要遵循行业发展理念，加强技术创新，通过应用新材料、新工艺等，创新产品造型设计，但是部分设计人员受到传统思维的影响，没有充分认识到3D打印技术的应用优势，导致产品造型设计相对滞后，对行业发展及3D打印技术的创新发展造成了一定的影响。在制定3D打印技术与产品造型设计方案时，设计人员应充分认识到3D打印的技术优势，对产品造型设计方案进行深入分析，结合数字打印技术解决产品造型设计中存在的问题，不断优化造型设计方案，提高造型创作效果，充分展现3D打印技术的应用优势，为工艺产业的经济化、效益化发展奠定基础。

33D打印技术在产品造型设计中的应用

3.1在玩具造型设计中的应用

在玩具造型设计中，为了提高造型设计的艺术性，应融入3D打印技术，实现产品艺术及造型设计的创新，推动玩具造型设计行业的稳定发展。3D打印技术形式特殊，建立了定制化理念，人人都可以成为玩具的生产者，可避免能源及资源的浪费，如DreamFactory公司针对4～10岁的儿童推出了3D打印城市玩具，这种玩具造型形式新颖，包括建筑物、树木、人物、街道等，儿童可以创建定制适合自己的玩具模型，例如:3D打印汽车模型需要1.5h，在模型参数输入完成之后，系统可检测设备的运行状态，根据模型需求打印模型，打印完成之后，可去除多余的装饰部分，完成抛光处理。模型设计及打印过程中，不仅可以激发儿童的创造力，还可以推动玩具造型设计行业的发展。

3.2对产品进行切片处理

采用厂家提供切片软件JGcreat2.5.0对产品STL文件进行切片处理，并生成加工所需G代码。将打印机型调整为A4，材料选择为PLA普通质量。打开STL文件，将打印模型居中，由于打印模型大多为平面，打印时没有支承，所以采用大平面作为打印底面。调整主要打印参数。主要包括：①层高。层高减少一倍，打印表面质量将大幅提升，尤其是在打印曲面产品的时候，能更好体现产品细节，但打印时间成倍增加。本案例模型多以立面为主，所以选取层高度为0.2mm。②线宽。打印线的宽度，大致等于喷嘴尺寸。由于打印机和软件匹配，线宽设置不作调整，为0.8mm。③壁厚。壁厚通常为线宽的2～3倍，调至2mm。④底部/顶部厚度。选取值为层高的倍数，参考值为0.7mm以上。选取1mm厚度作为底部/顶部厚度。⑤填充密度。20%左右的填充密度可以用于观看产品模型，密度越高，越能接近真实产品质量。本品选择填充密度为50%。⑥其他参数根据系统默认，不做更改。在主视图显示打印层，检查有无错误。确认无误后，软件自动开始切片，切片完成后保存为G代码格式，并存入到U盘。

3.3在家具制品造型设计中的应用

在文化娱乐产品造型设计中的应用将3D打印技术应用于文化娱乐产业，可以创新文化娱乐产品的造型艺术形式，推动产业艺术的多样化发展。在艺术品摆件造型设计中，利用3D打印技术可以完成一些高难度的生产任务，激发艺术者的创作灵感，为行业的创新发展提供动力。在乐器造型设计中，3D打印技术可以根据乐器的零部件、组装形式等形成打印方案，提高乐器外观的艺术效果，避免因造型设计引发音质问题，推动行业的创新发展。将3D打印技术应用于个性消费品中，可以针对不同的造型结构设计不同的产品造型方案，如Polychemy公司利用3D打印技术推出了全新的手机壳营销模式，采用3D打印模板，经过雕刻及制作等工艺，制造出了个性化的手机壳，给消费者留下了深刻的印象。在家具制造行业中应用3D打印技术，可以改变传统的造型设计理念，创新家具制品的造型设计方案，满足行业的创新发展需求。家具制品造型设计中，3D打印技术可结合家具造型的外观特点，按照其基层质量均匀的要求，通过逐层堆积及纹路打印，充分展现家具产品的独特艺术风格，给人们带来视觉上的冲击。3D打印家具技术的推出，解决了造型设计中存在的问题，如某家具公司通过合作交流，推出了3D家具打印技术，可利用三维扫描技术任意缩放模型尺寸，提升造型设计的精度，实现了数字技术与现代产品的有效融合。在家具行业发展中应用3D打印技术，不仅可以提高家具的装饰性能，还可以解决传统家具造型设计中存在的问题，促进行业的长远发展。

结束语

在3D打印技术与产品造型设计中融合数字打印技术，可以解决产品造型设计中存在的问题，通过造型设计方案的优化及创新，充分发挥3D打印技术的优势，为工艺产业的经济化、效益化发展提供技术支持。3D打印技术应结合时代发展需要，认识到3D打印技术存在的问题，分析其影响因素，制定创新性的技术处理方案，逐步提高3D打印技术的使用效果，促进产品造型设计行业的发展。

参考文献

［1］李亚瑾.3D打印技术在产品造型设计中的应用［J］．艺术科技，2017，30(07):73.

［2］唐语瓷.基于3D打印技术下时尚鞋造型设计应用研究［D］．成都:四川师范大学，2017.