3D打印是制造技術(shù)的原理創(chuàng)新，隨著技術(shù)的愈發(fā)成熟，在為制造業(yè)帶來新一輪革命的同時(shí)，也為研發(fā)、設(shè)計(jì)特別是工業(yè)設(shè)計(jì)，提供和發(fā)揮了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐和引領(lǐng)作用。因此，文章專門針對(duì)3D打印在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和對(duì)設(shè)計(jì)師和消費(fèi)者的影響進(jìn)行探討，為3D打印對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)和影響提供參考。 

3D打印在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和影響 

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在上世紀(jì)九十年代中期，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。這項(xiàng)被稱為“快速成型”的技術(shù)，擺脫了傳統(tǒng)機(jī)械加工中“去除材料”的方式，采用“材料堆積”的方法，使加工對(duì)象不受復(fù)雜程度的限制，使平面生成立體的過程變得簡(jiǎn)單易行，這對(duì)于追求“形”和結(jié)構(gòu)藝術(shù)的工業(yè)設(shè)計(jì)來講至關(guān)重要。 

設(shè)計(jì)和制作協(xié)同工作 

技術(shù)，使得創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、工程分析、制造和服務(wù)融為一體，共享同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)反饋各方的意見，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造無縫對(duì)接、協(xié)同工作。 

提高設(shè)計(jì)制造精度 

相較于傳統(tǒng)手工制造的模型樣機(jī)表面質(zhì)量不高，產(chǎn)品外觀逼真程度較差，可裝配性不強(qiáng)等弊端，3D打印能夠代替“工匠”的勞動(dòng)，使得模型變得更合理、更精密、更符合實(shí)際的需要。 

縮短研發(fā)設(shè)計(jì)周期 

3D打印技術(shù)可以提供制造樣件，簡(jiǎn)化消化圖紙的時(shí)間，在幾天或幾周內(nèi)將概念設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化成模型樣件，修改細(xì)節(jié)時(shí)只需要在電腦上完成，從而對(duì)處于設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)品做出快速評(píng)價(jià)、修改及功能試驗(yàn)，極大的縮短試制周期和生產(chǎn)成本。 

復(fù)雜模型的直接制造 

利用3D打印機(jī)制作出來的模具幾乎不受零件的形狀和結(jié)構(gòu)的任何約束，尤其在加工復(fù)雜曲面時(shí)更顯其優(yōu)越的性能，設(shè)計(jì)師只要在電腦上完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)（CAD），并編寫好加工流程，計(jì)算機(jī)與數(shù)控設(shè)備將一道自動(dòng)完成造型過程。而且隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，可用于制造的原型材料日漸豐富，性能也日趨完善，一些非金屬快速原型已有較好的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，可以直接用作模具或是生產(chǎn)成品。 

逆向設(shè)計(jì)的充分運(yùn)用 

逆向工程技術(shù)采用了3D掃描和3D打印技術(shù)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的快速制造。它將已有實(shí)物（油泥）模型通過三維掃描技術(shù)測(cè)得模型表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，經(jīng)過曲面重構(gòu)造型軟件獲得實(shí)物模型的3D數(shù)字模型，用于后續(xù)的計(jì)算機(jī)輔助分析與制造。 

一是即可以快速的復(fù)制實(shí)物，也能夠放大、縮小及修改實(shí)物模型，并且可以對(duì)已有模具進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。二是可以方便地對(duì)3D打印技術(shù)本身制得的原型產(chǎn)品進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測(cè)量，用以驗(yàn)證由三維CAD設(shè)計(jì)而制得的零件與原設(shè)計(jì)的吻合程度，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的不足，使產(chǎn)品更加完善。三是對(duì)于進(jìn)口模具，模具的3D數(shù)字模型可能無法獲取，或因使用年限較長(zhǎng)，模具在使用過程中由于損壞、修改等原因，需要進(jìn)行型面的燒焊再由鉗工修補(bǔ)，然而修補(bǔ)后的模具質(zhì)量往往并不理想，這時(shí)可借助逆向工程對(duì)磨損區(qū)域的識(shí)別與恢復(fù)功能，重構(gòu)模具的3D數(shù)字模型，以提高制模、修模的效率和質(zhì)量。同時(shí)，許多受損文物，利用逆向工程能夠有效的將殘缺部分還原。 

3D打印對(duì)設(shè)計(jì)師和消費(fèi)者的影響 

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大眾需求的多元化、個(gè)性化和小批量、多品種已經(jīng)成為現(xiàn)代消費(fèi)的發(fā)展趨勢(shì)，從高級(jí)定制服裝、飾品、家具，到汽車、游艇等等各個(gè)領(lǐng)域。3D打印的應(yīng)用，一方面設(shè)計(jì)師現(xiàn)在可以盡情的拓展想象空間，把在虛擬世界中創(chuàng)造“作品”帶到現(xiàn)實(shí)生活中進(jìn)行修改、完善和再創(chuàng)新，將設(shè)計(jì)圖紙快速成型使之具象化。通過3D打印提供的實(shí)體模型不僅充分調(diào)動(dòng)設(shè)計(jì)師的想象力與創(chuàng)造力，也有助于檢驗(yàn)消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的興趣與認(rèn)可度。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，這對(duì)設(shè)計(jì)師審美品位、設(shè)計(jì)能力的不斷提升大有裨益。 

3D打印在各個(gè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用顯著提高了效率。在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師和建模師或者模型師可以利用三維打印技術(shù)快速地將自己所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品變成實(shí)物，可方便快捷地將產(chǎn)品模型提供給客戶和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，使客戶也可以隨時(shí)參與到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，方便客戶和設(shè)計(jì)師的及時(shí)溝通從而促進(jìn)了客戶、市場(chǎng)、企業(yè)之間的交流，及時(shí)調(diào)整方案，從而是產(chǎn)品更有效地得到市場(chǎng)的認(rèn)可，在相同的時(shí)間內(nèi)縮短了產(chǎn)品從概念到市場(chǎng)銷售的時(shí)間，以達(dá)到全面的控制，更加合理地又優(yōu)化了設(shè)計(jì)資源和市場(chǎng)資源。 

此外，3D打印對(duì)設(shè)計(jì)師還產(chǎn)生了諸多影響，如獨(dú)立設(shè)計(jì)師可依靠3D打印技術(shù)將自己的創(chuàng)意變成真實(shí)的產(chǎn)品，從而催生了大量獨(dú)立設(shè)計(jì)師及設(shè)計(jì)品牌；設(shè)計(jì)的社會(huì)化趨勢(shì)將會(huì)打破以往設(shè)計(jì)組織的僵硬的結(jié)構(gòu)劃分，消費(fèi)者獲得了自己設(shè)計(jì)、生產(chǎn)產(chǎn)品的權(quán)力。 

另一方面，隨著3D打印能力的不斷進(jìn)步，消費(fèi)者將不再是產(chǎn)品被動(dòng)的接受者，他們甚至可以成為“設(shè)計(jì)師”兼“工程師”，在家親自動(dòng)手生產(chǎn)專屬自己的物品。除此之外，幾乎所有的產(chǎn)品均可打上消費(fèi)者個(gè)性化的印記，生產(chǎn)商只需要提供一個(gè)平臺(tái)，消費(fèi)者就能夠依據(jù)個(gè)人的喜好對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。產(chǎn)品對(duì)消費(fèi)者而言將不再是一成不變、大同小異的舊面孔，每個(gè)消費(fèi)者手中的產(chǎn)品都可以變得獨(dú)一無二和與眾不同。