對(duì)許多行業(yè)來說，3D技術(shù)如同“基因突變”改變了它們?cè)瓉淼陌l(fā)展軌跡。隨著工業(yè)進(jìn)程的改變，對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)而言，它也到了另一個(gè)臨界點(diǎn)。往前一步，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，3D給它們插上了想象的翅膀，套用一句流行語(yǔ)，那就是“沒有做不到，只有想不到。”

　　設(shè)計(jì)名牌手機(jī)外殼

　　王凌飛是上海市工業(yè)技術(shù)學(xué)校模具教研組教員，對(duì)于3D技術(shù)并不陌生，他們學(xué)校從2010年開始引進(jìn)3D打印機(jī)，最初的目的是希望學(xué)生包括老師能夠了解并掌握市場(chǎng)上最新的技術(shù)。目前學(xué)校有三臺(tái)專業(yè)級(jí)的3D打印機(jī)：以色列Objet公司的Eden 250一臺(tái)，美國(guó)Dimension公司的 sst1200es兩臺(tái)，并且開設(shè)了與3D打印相關(guān)的課程：逆向工程與三維打印——前者根據(jù)實(shí)物進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，后者將數(shù)據(jù)實(shí)體化。王凌飛就是傳授相關(guān)知識(shí)的老師之一。

　　2012年10月，他們學(xué)校接到一個(gè)任務(wù)，給某知名手機(jī)品牌的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)外殼。他們決定使用3D打印，王凌飛介紹，在這次手機(jī)外殼的設(shè)計(jì)中，他們沒有用3D掃描的逆向工程，而是將設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)直接付諸打印，然后經(jīng)組裝試用后決定是否大批量投產(chǎn)。

　　他參與了打印設(shè)計(jì)方案的過程：從打印最初設(shè)計(jì)方案，到找到裝配中的一些小問題，并對(duì)設(shè)計(jì)作簡(jiǎn)單優(yōu)化，再到再次打印，然后反復(fù)修改直至最終方案成型，最終打完的樣品也如期送到這個(gè)手機(jī)品牌的美國(guó)總公司。“3D打印前先利用CAD軟件完成造型設(shè)計(jì)，再利用打印機(jī)自帶的CAM軟件完成數(shù)據(jù)處理。”

　　通過這次的任務(wù)，他對(duì)3D打印技術(shù)有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，他覺得，和傳統(tǒng)的方法相比，3D打印可以完成任何形狀產(chǎn)品的制造。“3D打印說到底最吸引人也是它核心競(jìng)爭(zhēng)力的地方——什么形狀都能打出來。”

　　在打印手機(jī)外殼的過程中，設(shè)計(jì)方案打印出來也需要2個(gè)小時(shí)，“三維打印由于其成型周期短，產(chǎn)品幾何形狀毫無(wú)限制，所以比較廣泛地應(yīng)用在手板行業(yè)(手板就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)前的打樣)。”

　　對(duì)于打印的成本，他說主要是材料成本，目前材料的價(jià)格是4500元2公斤，不過這并不是關(guān)鍵，“傳統(tǒng)方式成本不一定算得這么清楚，可能高也可能低，但更關(guān)鍵的問題是手機(jī)外殼這東西用傳統(tǒng)方法不好做。”

　　直接打印樣品試用

　　王凌飛介紹說，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是從無(wú)到有的過程，稱為正向；現(xiàn)在有了光學(xué)掃描之類的設(shè)備，可以根據(jù)已經(jīng)有的實(shí)物采集到數(shù)據(jù)，這就是逆向。逆向工程加上3D打印，就可以配合作為一整個(gè)流程，比如先用逆向工程掃描人臉，再通過3D打印機(jī)打印出來，“三維照相館就是以上兩者的典型應(yīng)用。”

　　他還以鼠標(biāo)的制作工藝為例，講述了3D技術(shù)在打樣這一重要環(huán)節(jié)的優(yōu)勢(shì)：當(dāng)用泥土制作的鼠標(biāo)外形確定后，通過掃描的方式采集到數(shù)據(jù)，然后用3D打印的方式打印出幾個(gè)先用著，如果用下來合適，直接開模具，大批量生產(chǎn)開始。

　　目前，盡管學(xué)校擁有三臺(tái)3D打印機(jī)，但是相對(duì)于眾多學(xué)生來說，機(jī)器的數(shù)量還是偏少，他也只能盡量保證每個(gè)學(xué)生先了解這項(xiàng)技術(shù)，然后通過小組形式去實(shí)際操作3D打印。他認(rèn)為，如果將來有一天3D技術(shù)走入學(xué)校，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)造力也會(huì)有一定的推動(dòng)作用。

　　設(shè)計(jì)和制造同時(shí)進(jìn)行

　　CSITF2013增材制造技術(shù)全球高峰論壇上，北京工業(yè)設(shè)計(jì)促進(jìn)中心主任陳冬亮也闡述了3D打印技術(shù)對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)帶來的影響，“3D打印技術(shù)越發(fā)成熟地為研發(fā)設(shè)計(jì)特別是工業(yè)設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐和引領(lǐng)作用。”

　　他認(rèn)為，3D打印技術(shù)給設(shè)計(jì)帶來的第一優(yōu)勢(shì)就是設(shè)計(jì)和制作的協(xié)同合作。工匠的模型樣機(jī)制作和設(shè)計(jì)師的外觀設(shè)計(jì)以及工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法，決定了每個(gè)模塊都是獨(dú)立的，這意味著，設(shè)計(jì)、制造、材料、維護(hù)、采購(gòu)等不同的環(huán)節(jié)以及人員前后的銜接等工作，在模型制作、外觀設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不得不協(xié)同合作，返工和拖延時(shí)間的事件時(shí)有發(fā)生，“只有運(yùn)用3D技術(shù)才能將這個(gè)過程融為一體，共享一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)反饋各方面的意見，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與制造的無(wú)縫連接。”

　　1997年，聯(lián)想推出第一款家用電腦，他們?cè)谠O(shè)計(jì)好之后，樣機(jī)由木工純手工制作出來，而且中控臺(tái)上還有許多旋鈕，“當(dāng)時(shí)所有的模型都必須手工制作”；#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#1999年，國(guó)慶的彩車也是由他們?cè)O(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)好之后，制造模型還是用傳統(tǒng)技藝上的手工來完成，最后再做成真實(shí)的彩車模型。

　　陳冬亮指出，在這些工序中，工匠們水平的高低決定了樣機(jī)的制作精度，但是不管工匠們的水平多么高超，都無(wú)法保證它和概念設(shè)計(jì)的一致性，制作精度、復(fù)雜程度等方面也無(wú)法滿足設(shè)計(jì)的需求，因此要制作一個(gè)逼真的模型都不是輕而易舉的事情。“在當(dāng)時(shí)如果有3D打印，完成這方面的制作會(huì)是一件很簡(jiǎn)單的事情。”

　　他指出，除此之外，3D打印也提高了設(shè)計(jì)的精度。在傳統(tǒng)的樣機(jī)制作中，無(wú)法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜內(nèi)部的結(jié)構(gòu)制作，“3D打印就在這里發(fā)揮了積極的替代作用，它使得模型的制作更加合理、精密，模型的樣機(jī)可以測(cè)繪檢測(cè)，保證了設(shè)計(jì)、樣機(jī)以及產(chǎn)品的一致性增強(qiáng)。”

　　開發(fā)流程：4個(gè)月變幾天

　　陳冬亮指出，3D打印還縮短了設(shè)計(jì)的研發(fā)周期。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)周期長(zhǎng)，產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)成本比較高，而且相互的關(guān)聯(lián)度差。1996年，他們?cè)O(shè)計(jì)了一臺(tái)牙科治療機(jī)，其中，外觀設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)師來手繪，加工制作由木匠通過手工制作的手板進(jìn)行，而人體工程的檢測(cè)則完全是靠真人坐在上面體驗(yàn)，整個(gè)過程花費(fèi)了4個(gè)月，占了整個(gè)開發(fā)周期的40%。“如果用3D技術(shù)，在幾天或者可以幾周內(nèi)，就可以將概念轉(zhuǎn)化為樣板模型，而且修改細(xì)節(jié)，也只需要在電腦上完成，極大地縮短了制作周期和生產(chǎn)成本。”

　　他指出，3D打印技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜模型的直接制造。3D打印能將比較復(fù)雜的設(shè)計(jì)制作出來，不受約束，“尤其加工負(fù)責(zé)曲面時(shí)更顯得優(yōu)越性，設(shè)計(jì)師只要在電腦上完成，并編好流程，就可以完成設(shè)計(jì)。”再加上如今非金屬材料有了較好的機(jī)械性和穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)可以直接完成模具或者生產(chǎn)成品。

　　進(jìn)口模具和文物也能修復(fù)

　　陳冬亮還介紹道，3D打印技術(shù)在逆向設(shè)計(jì)上也得到了充分應(yīng)用，逆向工程通過采用3D掃描和3D打印的結(jié)合，能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速制造。他拿出了兩張牛的照片，一張是真實(shí)的牛，一張是牛的模型。這個(gè)牛的模型制作于2001年，當(dāng)時(shí)先請(qǐng)中央美院的老師根據(jù)照片雕塑出牛的模型，然再用玻璃鋼復(fù)制出來。“如果在今天，可以通過3D掃描，直接打印出來。而且在精度上、直觀效果上都會(huì)有提高。”

　　在汽車設(shè)計(jì)中，很多汽車的設(shè)計(jì)都是藝術(shù)上的設(shè)計(jì)，曲面、線條是藝術(shù)家的線條，設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出最好的作品，并制作出模型，再通過3D掃描做成計(jì)算機(jī)的模型。這樣就可以快速地付諸實(shí)物，還可以對(duì)已有的模型進(jìn)行創(chuàng)新，這樣也對(duì)進(jìn)口模具的修復(fù)以及對(duì)文物的修復(fù)也能起到好的作用。

　　陳冬亮說，3D打印技術(shù)的最大作用是在概念的創(chuàng)新設(shè)計(jì)上有啟迪作用。他指出，設(shè)計(jì)和制作原來是緊密地結(jié)合在一起的，后來隨著工業(yè)的發(fā)展，人們把制作交給了機(jī)器，設(shè)計(jì)才成為一個(gè)獨(dú)立的行業(yè)。批量化和標(biāo)準(zhǔn)化是工業(yè)時(shí)代的重要特征，工業(yè)設(shè)計(jì)就是針對(duì)批量化、標(biāo)準(zhǔn)化來提供的設(shè)計(jì)。

　　因此，如今信息化時(shí)代的多元性、個(gè)性化、小批量、多品種特征，給工業(yè)設(shè)計(jì)提供了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，有了3D打印技術(shù)，設(shè)計(jì)師就可以打印出喜歡的、體現(xiàn)自己創(chuàng)意的產(chǎn)品，打印出超乎想象的創(chuàng)意產(chǎn)品。