三维快速成型技术对产品设计的影响研究

摘要：随着经济的发展，各个行业也随着经济有了很好的发展，技术也有了很大的提高，快速成型技术作为制造业中新兴的一种生产方式，已经崭露头角，无论是在生产的时间还是成本上都占据着巨大的优势。本文就快速成型这一技术展开相关讨论，简述其应用范围和有哪些作用。

关键词：快速成型；产品设计；三维扫描；避免失误；优势

1.引言

制造是一个相对复杂的过程，它需要利用各种制造资源来把有形的材料转为生产者所预期的和消费者能接受的有需求的产品，整个过程必须在规定的时间内完成。制造技术的高低是制造行业中赖以生存和发展的核心，且是否拥有先进的制造技术更是各个国家竞相发展和竞争的重要部分，它将电子、信息、能源等方面的优秀成品融合起来应用于工业的整个流程中，包括设计、制作、销售和回收等等，旨在追求最高的经济效益。在以前，要想在短时间内完成一项成品，不仅需要建模、塑型、冲压等，这就耗费了很多时间，如遇到不规则的物品，更难以下手，所以快速成型技术应运而生，自1988年美国推出了这项技术并且逐渐地得到重视并迅速发展起来，使用多层制造和逐层叠加的方法，直接制造成样品，省去了很多繁琐的工序，也提高了效率，还可以节省一定的成本，这个过程也可以理解为“立体打印”。

2.快速成型技术在各阶段的应用

随着这项技术的快速发展，其设备也越来越先进，再加上相关软件的日益完善，快速成型这一技术被广泛的应用于各个重工业和第三产业当中，例如：航天业、汽车、家电等。一种全新的方式的出现改变了人们的生活。例如，在医学修复方面，器官的再造技术越来越成熟，这对于外科手术真的是个好消息；在文化艺术类中，可以有效的进行文物的修复和保存，还可以创作数字雕塑；从航空航天领域来讲，通过快速成型技术来对空气动力学地面模拟的实验进行改造，还对制造较为复杂和流线型强的模型很方便；也为风洞的实验提供了更加有保障的硬件设施。

2.1产品的概念设计

产品设计中包括各种环节，其中有一项就是产品的概念设计，对于新产品来说，时间消耗大、投入精力大、投入人力庞大、且具有高风险的特性，在快速成型技术迅速发展之后，在产品的概念设计之初就可以制造出三维的实体模型来，这比以往在图纸上的二维图形更加的直观，更能感受到它的设计感，通过投放进消费者当中，可以最快的获取他们的评价，也为后期的制作方向做个铺垫，有利于设计师根据消费者的意愿做出更加合适的产品来，既提高了产品的质量也提高了产品实施的成功率。

2.2产品的检验

运用快速成型技术，在较短的时间内将电脑中的模型转化为实物模型，在制作出来后，可以检查其结构是否合理，并对各样品、零件进行全方位的观察和检验，是否出现部件冲突、结构设计的不合理等状况，尤其是在较为复杂的产品生产过程当中，提早的将三维实物制造出来，对于一些问题尽早发现尽早解决，避免以后再发生更加严重的问题，也可以节约一些成本，还可以对产品进行功能测试，也许会有新的发现。对于以往的技术来说，这项技术可谓是意义重大。

2.3模具设计过程

用现在的RP技术来制造模具，比以往传统的数控加工模具要显得更加的省时省力省成本，就拿发动机泵壳的设计来说，按照以往的方式来制作的话，就必须要制作模具，这个过程不仅时间长，而且费用很高，如若出现一点差错，整个就要重头再来，对于时间和经济都是不小的损失，假如应用RP技术的话，只需制作出塑料的模型，制作出蜡型，再经过涂壳、加压等一些步骤即可完成，不需要机器加工就可以运行，且耗费时间短，不仅环保还节约。

3.快速成型技术在产品设计中的作用

快速成型技术对于工业的发展可以说是革命性的推动，尤其是在产品设计的初期以及在反复检验的测试中发挥着不可替代的作用。

3.1可以有效的避免主观出现失误

一个新产品的诞生，在初期的设计中往往是设计师的主观倾向占据绝大部分，通过这个快速成型技术，在设计的初期就可以见到模型，比只单纯的看三维的设计图还要来得直接，还可以更加清楚地看到它的缺陷和不足，并且能做到及时的更改和修正，对整体有个更加科学且符合大众的评价，从而有效的提高产品的质量。

3.2可以提高产品设计的效率，缩短时间

针对一般的产品来说，要想进行整机的装配和验收必须要在模具检查合格之后才行，这需要很长的一段时间，在应用快速成型技术之后。可以在模具制造的这个阶段对产品的部件进行装配和试验，增大模具一次性过的几率，这样就可以有效地利用时间，节约时间，还可以增加成功几率，多项工作共同进行，使得最大限度的提高工作的效率。

3.3在产品开发的初级阶段就可直接的看到模型

快速成型技术在模型制作方面具有得天独厚的优势，其制作出来的样品更加的直观，辨识度也较强。利用这一技术来制作模型，可以使顾客在产品的大量生产前就能欣赏到产品的各个细节和整体，并且能够及时的收到客户的反馈、评价和宝贵的意见，也给设计一方的工作人员有更可靠的依据。

3.4在设计阶段对产品进行功能性测试

利用快速成型技术制作出来的模型可以直接的进行装配检查等一些真实的功能测试，例如：运动分析、空气动力分析……这样就能够在设计初期就对其进行大的改造或者加以完善，对它的性能、结构、材质等都有个很好的分析和判断。

4.总结

总的来说，快速成型技术在工业制造和产品设计中是很重要的，这一技术不仅可以缩短制作的周期，节约成本，还可以在最早的时间内发现问题并加以改正。目前，我国已针对3D打印制定了一些政策和目标，并有意大力扶持和创立一些具有一定能力的制造类企业，还在全国各地开设了一批研究基地。由此看出，在不远的将来，伴随着国家政策的保障，相关技术企业的敢于追求，和人们对新鲜技术或者事物的探究，快速成型技术必定会给社会的各个行业带来巨大的变化。

参考文献：

[1]王卓.从手工工艺到数码工艺——论三维快速成型技术对产品设计的影响.《大众文艺》.2012年6期.

[2]杨延波.数字化装配及快速成型技术的应用与实践.《现代制造工程》.2014年2期.

[3]谢英星，张晓红.基于Geomagic Studio和快速成型技术的产品设计.《工具技术》 .2015年6期.

[4]杨晓清，魏加兴 ，激光快速成型技术在产品设计中的应用研究.2008 ，2008中国兵工光学与光电子学学术交流会.

作者简介：唐迪，贵州省遵义市，遵义师范学院讲师。研究方向：工业设计专业，产品设计方向。