基于增材思維的創(chuàng)成式正向設(shè)計(jì) 課件 第0-2章 緒論、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概述

基于增材思維的創(chuàng)成式正向設(shè)計(jì)

第一章增材制造技術(shù)引發(fā)的革命增材制造技術(shù)引發(fā)的革命

目錄增材制造技術(shù)簡(jiǎn)介增材制造的優(yōu)勢(shì)增材制造在生產(chǎn)領(lǐng)域的典型應(yīng)用增材制造技術(shù)引發(fā)的設(shè)計(jì)革命第1課授課教師：增材制造技術(shù)簡(jiǎn)介

增材制造技術(shù)簡(jiǎn)介增材制造，即3D打印，它是一種全新的制造工藝，完全不同于傳統(tǒng)材料“去除型”的加工工藝。這種加工方法主要是一個(gè)不斷添加的過程，在計(jì)算機(jī)控制下層疊原材料。增材制造的內(nèi)容可以源于三維模型或其他電子數(shù)據(jù)，其打印出的三維物體可以擁有任何形狀和幾何特征。生物3D打印機(jī)圖片來源CREALITY

增材制造技術(shù)簡(jiǎn)介最早的增材制造技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代，1981年，日本名古屋市工業(yè)研究所的小玉秀男發(fā)明了兩種利用光硬化聚合物的增材制造三維塑料模型的方法；1984年，美國(guó)3D系統(tǒng)公司的查克·赫爾發(fā)明了立體光刻，用紫外激光固化高分子光聚合物，將原材料層疊起來。上世紀(jì)90年代中期，美國(guó)史丹佛大學(xué)和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)開發(fā)出了材料沉積新技術(shù)，包括微鑄造和噴涂材料，他們的成果使增材制造技術(shù)真正成熟起來。3D打印技術(shù)之父——查克·赫爾圖片來源搜狐

增材制造技術(shù)簡(jiǎn)介增材制造的概念的闡述可以從“廣義”和“狹義”兩個(gè)角度出發(fā)，如圖所示。從“廣義”的角度出發(fā)，增材制造的基本特征是材料的累加，它是以直接制造零件為目標(biāo)的大范疇技術(shù)群。而從“狹義”的角度出發(fā)，增材制造則是指不同的能量源與CAD/CAM技術(shù)結(jié)合、分層累加材料的技術(shù)體系。增材制造的概念

增材制造技術(shù)簡(jiǎn)介目前，圍繞增材制造出現(xiàn)了許多令人眼花繚亂的稱謂：快速成型、直接數(shù)字制造、增量制造、“3D打印”、“實(shí)體自由制造”、增層制造等。2009年美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）專門成立了F42委員會(huì)，將各種以材料堆積為特征的加工技術(shù)統(tǒng)稱為“增材制造”技術(shù)，在國(guó)際上取得了廣泛認(rèn)可與應(yīng)用。部分增材制造產(chǎn)品圖片來源魔猴

增材制造技術(shù)簡(jiǎn)介實(shí)際上在我們的日常生產(chǎn)、生活中類似“增材”的例子很多，例如：機(jī)械加工的堆焊、建筑物（樓房、橋梁、水利大壩等）施工中的混凝土澆筑、陶瓷回轉(zhuǎn)體成型等。增材方法的基本原理就是將三維物體的模型模擬成若干個(gè)二維的薄片狀平面層，然后利用設(shè)備分別制造各薄片層，并逐層堆積，最終完成所需的三維零件。增材制造的原理圖片來源Wikipedia

增材制造技術(shù)簡(jiǎn)介增材制造模型可以使用CAD軟件包或三維掃描儀生成。手動(dòng)搜集制作3D圖像所需的幾何數(shù)據(jù)過程同雕塑等造型藝術(shù)類似，通過3D掃描，可以生成關(guān)于真實(shí)物體的形狀、外表等的電子數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。以3D掃描得到的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，就可以生成被掃描物體的三維數(shù)字模型。需要特別指出的是，無論使用哪種3D建模軟件，生成的3D模型（通常為.skp、.dae、.3ds或其它格式）都需要轉(zhuǎn)換成.STL或.OBJ這類打印機(jī)可以讀取的格式。.STL格式下的三維模型

增材制造技術(shù)簡(jiǎn)介使用STL格式文件打印3D模型前需要先進(jìn)行“流形錯(cuò)誤”檢查，這一步通常稱為“修正”。對(duì)于采用3D掃描獲得的模型來說，STL文件“修正”尤其重要，因?yàn)檫@樣的模型通常會(huì)有大量流形錯(cuò)誤。常見的流形錯(cuò)誤包括，各表面沒有相互連接，或是模型上存在空隙等。Meshmixer修正軟件的交互界面

增材制造技術(shù)簡(jiǎn)介完成修正后，用戶可以使用“切片機(jī)”軟件功能將存儲(chǔ)為STL文件的數(shù)字模型轉(zhuǎn)換成一系列薄層，同時(shí)生成G代碼（加工代碼）文件，其中包括針對(duì)某種增材制造打印機(jī)（如FDM打印機(jī)）的定制指令。接下來，用戶可以用打印客戶端軟件打印G代碼文件，這種客戶端軟件可以利用加載的G代碼指示3D打印機(jī)完成打印過程。增材制造設(shè)備根據(jù)G代碼從不同的橫截面將液體，粉末，紙張或板材等材料一層層組合在一起。這些層次與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型中的虛擬層次都是相對(duì)應(yīng)的。這些真實(shí)的材料層或人工或自動(dòng)地拼接起來形成增材制造成品。模型切片

增材制造技術(shù)簡(jiǎn)介增材制造按照其加工材料的類型和方式，可以分為金屬成形、非金屬成形、生物材料成形等三種分類方式，如圖所示常見分類增材制造技術(shù)簡(jiǎn)介增材打印機(jī)類型增材打印機(jī)類型工藝材料材料擠出成型熔融沉積成型（FDM）或熔絲制造（FFF）熱塑性塑料（例如，PLA、ABS樹脂、HIPS、尼龍）、HDPE、共晶、食用材料、橡膠（萬能橡皮泥）、雕塑粘土、普萊斯蒂辛橡皮泥、室溫硫化有機(jī)硅、瓷、金屬粘土（包括貴金屬粘土）自動(dòng)注漿成型陶瓷材料、金屬合金、金屬陶瓷、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料金屬線路型電子束無模成型制造器（EBF3）幾乎所有金屬合金激光粉末燒結(jié)成型直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）幾乎所有金屬合金電子束熔煉（EBM）包括鈦合金在內(nèi)的幾乎所有金屬合金激光選區(qū)熔化（SLM）鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼、鋁選擇性熱燒結(jié)（SHS）熱塑性粉末選擇性激光燒結(jié)（SLS）熱塑性塑料、金屬粉末、陶瓷粉末粘結(jié)劑噴射成型石膏3D打?。≒P）石膏層積型分層實(shí)體制造（LOM）紙張、金屬箔、塑料薄膜光敏聚合物固化成型立體光刻（SLA）光聚合物（環(huán)氣樹脂，丙烯酸脂）數(shù)字光處理（DLP）光聚合物第2課授課教師：增材制造的優(yōu)勢(shì)

增材制造的優(yōu)勢(shì)增材制造技術(shù)有助于促進(jìn)設(shè)計(jì)-生產(chǎn)過程從平面思維向立體思維的轉(zhuǎn)變。盡管CAD為三維構(gòu)想設(shè)計(jì)提供了重要的工具，但虛擬數(shù)字三維構(gòu)型仍然不能完全推演出實(shí)際結(jié)構(gòu)的裝配特性、物理特征、運(yùn)動(dòng)特征等諸多屬性。CATIA構(gòu)建的三維模型圖片來源網(wǎng)絡(luò)

增材制造的優(yōu)勢(shì)增材制造技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)與優(yōu)化，甚至直接制造，直面零件的三維屬性進(jìn)行設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，擺脫了傳統(tǒng)二維制造流程的束縛，極大地簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程，促進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)的更新與性能優(yōu)化。增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了零件制造的“自由”，無需傳統(tǒng)制造的多重加工工序，一臺(tái)設(shè)備就可以快速的制造出任意復(fù)雜形狀的并精密的零件，極大地解決了復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件成型的困難，簡(jiǎn)化制作流程和制作工序、縮短加工周期?？焖僭?，快速驗(yàn)證圖片來源網(wǎng)絡(luò)

增材制造的優(yōu)勢(shì)增材制造技術(shù)能夠改造現(xiàn)有的技術(shù)形態(tài)，促進(jìn)制造技術(shù)提升。利用增量制造技術(shù)提升現(xiàn)有制造技術(shù)水平的典型是鑄造行業(yè)。利用增材制造蠟?zāi)？梢詫⑸a(chǎn)效率提高數(shù)十倍，并且產(chǎn)品質(zhì)量和一致性也得到大大提升；利用三維打印技術(shù)生產(chǎn)用于金屬制造的砂型，大大得提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。增材制造生成的金屬部件圖片來源網(wǎng)絡(luò)增材制造的優(yōu)勢(shì)增材制造技術(shù)可以滿足航空/航天器等裝備研制低成本、短周期的需求。統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)大型航空鈦合金零件材料的利用率平均不超過10%，利用率極低；并且模鍛、鑄造等傳統(tǒng)加工方式需要大量的工裝模具，將會(huì)帶來研制成本的飆升。而通過高能束流增材制造技術(shù)，在節(jié)省三分之二以上材料的同時(shí)，還可以減少一般以上的數(shù)控加工時(shí)間；并且無須模具，因此能夠?qū)⒀兄瞥杀居绕涫鞘准?、小批量的研制成本大大降低，?jié)省國(guó)家寶貴的科研經(jīng)費(fèi)。增材制造下頜骨圖片來源網(wǎng)絡(luò)

增材制造的優(yōu)勢(shì)此外，增材制造技術(shù)也適用于稀缺或停產(chǎn)設(shè)備備件的生產(chǎn)和制造。例如已經(jīng)停產(chǎn)許久的汽車、飛機(jī)、國(guó)防等設(shè)備的零部件，即使在缺少CAD圖紙和相應(yīng)工模具，甚至設(shè)備供應(yīng)商已經(jīng)倒閉，相關(guān)備件無法取得的情況下，都可以利用逆向工程技術(shù)快速得到其三維CAD模型，并使用增材制造快速產(chǎn)出所需備件。利用增材制造技術(shù)加工的已停產(chǎn)工件圖片來源網(wǎng)絡(luò)

增材制造的優(yōu)勢(shì)增材制造技術(shù)還可以制造出極端復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，如超大、超厚、復(fù)雜型腔等，甚至是帶有帶有空間曲面及密集復(fù)雜孔道結(jié)構(gòu)扽，這類外形極端復(fù)雜的中小型零件。用其他方法很難制造，但通過高能束流增量制造技術(shù)，可以節(jié)省三分之二以上的材料，減少一半以上的數(shù)控加工時(shí)間，甚至可以實(shí)現(xiàn)零件的凈成形，僅需拋光即可裝機(jī)使用。利用增材制造技術(shù)加工的復(fù)雜工件圖片來源網(wǎng)絡(luò)

增材制造的優(yōu)勢(shì)

通過上述總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，增材制造技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）設(shè)計(jì)上的高度自由；2）小批量生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性；3）材料利用效率高；4）生產(chǎn)可預(yù)測(cè)性好；5）簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序環(huán)節(jié)。

增材制造的優(yōu)勢(shì)

增材制造承載著廣闊發(fā)展前景的同時(shí)，也擔(dān)負(fù)著巨大的挑戰(zhàn)和技術(shù)突破。增材制造的廣泛適用性，使它涉及到從科學(xué)基礎(chǔ)、工程化應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的質(zhì)量等方方面面，其中包含著諸如激光成型專用合金體系、零件的組織與性能控制、應(yīng)力變形控制及先進(jìn)裝備的研發(fā)等大量研究工作。材料單元的控制技術(shù)設(shè)備的再涂層技術(shù)高效制造技術(shù)復(fù)合制造技術(shù)Adira研發(fā)的大型平鋪激光熔融(TiledLaserMelting)金屬3D打印機(jī)圖片來源印聯(lián)傳媒

基于增材思維的創(chuàng)成式正向設(shè)計(jì)

第一章增材制造技術(shù)引發(fā)的革命第3課授課教師：增材制造在生產(chǎn)領(lǐng)域的典型應(yīng)用

增材制造在生產(chǎn)領(lǐng)域的典型應(yīng)用——航空工業(yè)

2015年5月，空中客車公司宣布其最新機(jī)種——空中客車A350XWB，有超過1000個(gè)部件是利用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的。2016年，華中科技大學(xué)機(jī)械教授張海鷗研究團(tuán)隊(duì)與空客簽訂了技術(shù)合作協(xié)議，該團(tuán)隊(duì)所研究的“智能微鑄鍛銑復(fù)合制造技術(shù)”可將金屬鑄造、鍛壓技術(shù)合二為一，優(yōu)于“鑄鍛銑分離”的傳統(tǒng)制造方式，該技術(shù)以金屬絲材為原料，材料利用率達(dá)到80%以上，絲材料價(jià)格成本為當(dāng)前普遍使用的鐳射撲粉粉材的十分之一左右?；谥悄芪㈣T鍛銑復(fù)合制造技術(shù)制造的航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件圖片來源華科大官網(wǎng)

增材制造在生產(chǎn)領(lǐng)域的典型應(yīng)用——汽車工業(yè)

2013年，美國(guó)LocalMotors公司與橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，以及Cincinnati公司正在合作研發(fā)大型的增量制造系統(tǒng)組裝整車車體。LocalMotors公司還計(jì)劃2014年9月在國(guó)際生產(chǎn)科技展上在觀眾面前現(xiàn)場(chǎng)打印汽車：汽車底盤和車身由纖維加強(qiáng)的熱塑性塑料制成，沒有動(dòng)力傳送系統(tǒng)，車輪和車閘重量不足450磅，全車總共也只有40個(gè)零部件，并且隨著每次改進(jìn)，零部件的數(shù)量會(huì)越變?cè)缴?。LocalMotors公司利用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的新型汽車圖片來源LM官網(wǎng)

增材制造在生產(chǎn)領(lǐng)域的典型應(yīng)用——食品工業(yè)康奈爾創(chuàng)新機(jī)器實(shí)驗(yàn)室指出，利用HydrocolloidPrinting型3D打印機(jī)可以進(jìn)行定制食物的生產(chǎn)：能夠把巧克力、糖果、通心粉、餃子、奶酪、披薩等食物一層一層地“擠”出來。格拉斯哥大學(xué)的LeroyCronin教授在一篇TED演講中提到，未來可能利用化學(xué)物質(zhì)作為增材制造設(shè)備的“墨水”，進(jìn)而生產(chǎn)藥物。3D打印食物圖片來源網(wǎng)絡(luò)

增材制造在生產(chǎn)領(lǐng)域的典型應(yīng)用——服裝工業(yè)增材制造技術(shù)逐漸應(yīng)用到服裝領(lǐng)域，時(shí)裝設(shè)計(jì)師們也會(huì)使用3D打印的外套、鞋子和裙裝進(jìn)行時(shí)裝設(shè)計(jì)構(gòu)思。耐克在2012年為美國(guó)球員設(shè)計(jì)的VaporLaser足球鞋的制模和生產(chǎn)中，就利用了增材制造技術(shù)。同樣的，還有NewBalance利用3D打印技術(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)員專用跑鞋的私人定制生產(chǎn)。另外，部分公司正在研究基于3D打印制造的眼鏡，這些產(chǎn)品可以根據(jù)用戶需求進(jìn)行完全定制，最大程度的提升用戶滿意度。VaporLaser足球鞋圖片來源Nike官網(wǎng)

增材制造在生產(chǎn)領(lǐng)域的典型應(yīng)用——醫(yī)療產(chǎn)業(yè)增材制造技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到生產(chǎn)可移植器官和醫(yī)用器械等醫(yī)療領(lǐng)域。在可移植器官與人體部件方面，當(dāng)前成功的案例包括一位英國(guó)病人成功移植了鈦骨盆，一位比利時(shí)病人成功移植了鈦下頜和一個(gè)美國(guó)嬰兒成功移植的塑料氣管夾板，另外，針對(duì)關(guān)節(jié)炎和癌癥損傷器官的移植，相關(guān)的3D打印研究正在進(jìn)行中。3D打印技術(shù)也可以應(yīng)用于人體皮膚組織的構(gòu)建，2014年3月，斯溫席海港的外科醫(yī)生使用3D打印材料對(duì)一位車禍?zhǔn)苤貍钠囻{駛員的面部進(jìn)行了修復(fù)。在耳鼻喉與口腔領(lǐng)域，聽骨鏈和牙冠將有望通過3D打印快速制造出來。3D打印脊柱節(jié)段圖片來源網(wǎng)絡(luò)感謝觀看THANKSFORWATCHING

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第一章增材制造技術(shù)引發(fā)的革命第4課授課教師：增材制造技術(shù)引發(fā)的設(shè)計(jì)革命

增材制造技術(shù)引發(fā)的設(shè)計(jì)革命——面向增材制造的設(shè)計(jì)思想增材制造作為一種高速發(fā)展的新興生產(chǎn)技術(shù)，已經(jīng)在某些領(lǐng)域有所應(yīng)用。但目前該技術(shù)的普及速度十分緩慢，究其原因，一方面是由于相較傳統(tǒng)減材制造技術(shù)，增材制造在成本、加工精度等方面劣勢(shì)明顯；另一方面，現(xiàn)階段絕大多數(shù)設(shè)計(jì)師/工程師所熟悉的生產(chǎn)加工技術(shù)仍是減材或等材制造技術(shù)，他們了解這類傳統(tǒng)技術(shù)所要求的設(shè)計(jì)/研發(fā)規(guī)則，在產(chǎn)品開發(fā)過程中會(huì)根據(jù)這些技術(shù)的特點(diǎn)來調(diào)整研發(fā)方案，多年來形成的規(guī)則已經(jīng)占據(jù)了設(shè)計(jì)師/工程師的大腦，并產(chǎn)生了對(duì)新技術(shù)的抵抗性。普通3D打印機(jī)的精度相對(duì)較低圖片來源網(wǎng)絡(luò)

增材制造技術(shù)引發(fā)的設(shè)計(jì)革命——面向增材制造的設(shè)計(jì)思想這就意味著，當(dāng)設(shè)計(jì)師/工程師面對(duì)增材制造技術(shù)時(shí)，需要一種與之對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)思維來幫助他們快速消化吸收并有效應(yīng)用這類新技術(shù)。在這樣一種背景下，為增材制造而設(shè)計(jì)（DfAM）的研發(fā)思想逐漸產(chǎn)生并發(fā)展起來。DfAM設(shè)計(jì)軟件界面圖片來源網(wǎng)絡(luò)

增材制造技術(shù)引發(fā)的設(shè)計(jì)革命——面向增材制造的設(shè)計(jì)思想為增材制造而設(shè)計(jì)的最常見定義是：基于增材制造技術(shù)的能力，通過形狀、尺寸、層級(jí)結(jié)構(gòu)和材料組成的系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)最大限度提高產(chǎn)品性能的方法。DfAM又不僅僅是一種工具，更是一種策略，考慮如何獲得最優(yōu)的結(jié)構(gòu)形狀，如何將最優(yōu)結(jié)構(gòu)形狀與最優(yōu)產(chǎn)品性能結(jié)合，如何在設(shè)計(jì)時(shí)將3D打印零件的后處理等工藝對(duì)設(shè)計(jì)的影響考慮進(jìn)來。

DfAM要求設(shè)計(jì)師重點(diǎn)把握以下幾點(diǎn)內(nèi)容：1）理解不同技術(shù)的增材制造加工過程；2）考慮增材制造過程中的支撐結(jié)構(gòu)；3）考慮不同技術(shù)帶來的不同表面質(zhì)量；4）考慮不同的后處理工藝要求。

增材制造技術(shù)引發(fā)的設(shè)計(jì)革命——面向增材制造的設(shè)計(jì)思想

DfAM模式中最具潛力的設(shè)計(jì)思維即是創(chuàng)成式設(shè)計(jì)（GenerativeDesign,GD）。GD是根據(jù)一些起始參數(shù)通過迭代并調(diào)整的方式來找到一個(gè)（優(yōu)化）模型。根據(jù)輸入者的設(shè)計(jì)意圖，通過“創(chuàng)成式”系統(tǒng)，生成潛在的可行性設(shè)計(jì)方案的幾何模型，然后進(jìn)行綜合對(duì)比，篩選出設(shè)計(jì)方案推送給設(shè)計(jì)者進(jìn)行最后的決策。簡(jiǎn)言之，GD是通過設(shè)計(jì)軟件中的算法自動(dòng)生成產(chǎn)品、建筑、藝術(shù)品模型的設(shè)計(jì)方法，是一種參數(shù)化的建模方式。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中，只需要輸入產(chǎn)品參數(shù)，算法就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整判斷，直到獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)。Autodesk公司旗下的GD軟件Fusion360圖片來源Autodesk官網(wǎng)

增材制造技術(shù)引發(fā)的設(shè)計(jì)革命——面向增材制造的設(shè)計(jì)思想增材制造策略與傳統(tǒng)制造策略在流程、方法上有很大差異，它適合加工表面工藝復(fù)雜，擁有大量有機(jī)形態(tài)、單件小批量制造的產(chǎn)品，因而，增材制造是創(chuàng)成式設(shè)計(jì)的用武之地：1）GD滿足增材制造的設(shè)計(jì)需求；2）GD可以通過計(jì)算機(jī)程序來表達(dá)參數(shù)及其關(guān)系，用復(fù)雜關(guān)系生成數(shù)字幾何，并進(jìn)一步通過AM轉(zhuǎn)化為物理模型；3）GD可以利用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)超人類的計(jì)算能力，模仿自然進(jìn)化法則，根據(jù)一些基于模型的功能、性能和約束參數(shù)，通過迭代并調(diào)整來找到一個(gè)（優(yōu)化）模型的設(shè)計(jì)方法；4）GD可通過在約束范圍內(nèi)調(diào)整參數(shù)得到很多意想不到的創(chuàng)新形式，幫助設(shè)計(jì)師探索更廣泛的設(shè)計(jì)空間；5）目前，GD已經(jīng)在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐，服務(wù)于建筑設(shè)計(jì)的GD系統(tǒng)通常是通過參數(shù)化建模軟件來定義的，它使用一組參數(shù)來驅(qū)動(dòng)一系列幾何運(yùn)算，從而生成最終形式。

增材制造技術(shù)引發(fā)的設(shè)計(jì)革命——面向增材制造的設(shè)計(jì)思想然而，目前GD在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域并未獲得廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因之一即是從業(yè)者對(duì)于增材制造技術(shù)所要求的設(shè)計(jì)規(guī)則知之甚少。突破傳統(tǒng)制造思維的限制已經(jīng)成為增材制造與GD能否發(fā)揮潛力所面臨的一大挑戰(zhàn)。當(dāng)前，人們對(duì)于個(gè)性化、定制化、多樣化的產(chǎn)品已經(jīng)有了極大的需求，標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品在未來市場(chǎng)中將受到冷落。但是，由于為顧客量身定制的產(chǎn)品大多存在成本高昂、設(shè)計(jì)/制造周期較長(zhǎng)等問題，因此這類產(chǎn)品主要集中于奢侈品、文化創(chuàng)意產(chǎn)品等領(lǐng)域，很難大范圍推廣。定制化文創(chuàng)產(chǎn)品圖片來源第十二屆中國(guó)藝術(shù)節(jié)演藝及文創(chuàng)產(chǎn)品博覽會(huì)

增材制造技術(shù)引發(fā)的設(shè)計(jì)革命——面向增材制造的設(shè)計(jì)思想隨著增材制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，個(gè)性化定制產(chǎn)品將迎來一個(gè)全新的發(fā)展期。技術(shù)成熟的增材制造生產(chǎn)策略將能夠大幅度降低個(gè)性化定制產(chǎn)品的成本，使其最大限度接近批量生產(chǎn)的水平，打破限制個(gè)性化定制產(chǎn)品發(fā)展的最大壁壘。當(dāng)個(gè)性化定制產(chǎn)品獲得普及后，用戶可以通過基于GD構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫選擇產(chǎn)品的基礎(chǔ)樣式，然后商家根據(jù)用戶的需求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，當(dāng)用戶確認(rèn)產(chǎn)品方案后，商家以增材制造的方式進(jìn)行生產(chǎn)。定制化工業(yè)產(chǎn)品圖片來源LocalMotors官網(wǎng)

增材制造技術(shù)引發(fā)的設(shè)計(jì)革命——面向增材制造的設(shè)計(jì)思想增材制造應(yīng)用于個(gè)性化定制產(chǎn)品，其中有一個(gè)核心要素——即3D模型數(shù)據(jù)。不論是用戶挑選商品，還是商家修改設(shè)計(jì)產(chǎn)品，都需要通過3D模型數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)。就好比消費(fèi)者在淘寶購物時(shí)，需要瀏覽商品圖片一樣，只不過3D模型所提供的數(shù)據(jù)信息更多、更豐富。GD可以基于已有的規(guī)則，結(jié)合潛在購買者的現(xiàn)實(shí)需求，為用戶提供符合他們偏好的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品方案被存儲(chǔ)在線上數(shù)據(jù)庫中，可供商家和消費(fèi)者自由調(diào)用。增材制造通過與GD的緊密配合，讓定制產(chǎn)品真正實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化。

增材制造技術(shù)引發(fā)的設(shè)計(jì)革命——面向增材制造的設(shè)計(jì)思想增材制造對(duì)于產(chǎn)品開發(fā)最核心的意義，在于能夠幫助設(shè)計(jì)師/工程師實(shí)現(xiàn)快速原型制作，降低樣機(jī)開發(fā)成本，大幅縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，減少產(chǎn)品開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。在整個(gè)設(shè)計(jì)流程中，增材制造技術(shù)可以在產(chǎn)品造型論證、結(jié)構(gòu)論證、造型樣機(jī)制作、工程原型制作等環(huán)節(jié)發(fā)揮關(guān)鍵作用。捷豹XJEV原型車

增材制造技術(shù)引發(fā)的設(shè)計(jì)革命——面向增材制造的設(shè)計(jì)思想消費(fèi)類工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)過程可包括產(chǎn)品策劃、市場(chǎng)調(diào)研、目標(biāo)人群分析、造型/功能規(guī)劃與論證、造型/功能設(shè)計(jì)、造型樣機(jī)制作、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與論證、工程原型制作、產(chǎn)品試產(chǎn)及論證、產(chǎn)品量產(chǎn)等步驟。在傳統(tǒng)的開發(fā)過程中，產(chǎn)品樣機(jī)的制作往往要通過減材制造手段來完成，設(shè)計(jì)師/工程師需要就產(chǎn)品參數(shù)、配合方式、公差等進(jìn)行大量分析討論，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。增材制造的出現(xiàn)能夠在一定程度上解決上述問題：由于大多數(shù)三維模型格式都可以直接轉(zhuǎn)化成.STL、.OBJ等增材制造格式，且增材制造軟件可以根據(jù)設(shè)計(jì)者的要求按照固定比例為模型賦予參數(shù)并形成加工代碼，加工設(shè)備可以直接讀取代碼并將模型實(shí)體化，整個(gè)過程靈活快捷，且無需設(shè)備操作者具有精深的專業(yè)知識(shí)。增材制造設(shè)備的使用門檻相對(duì)較低感謝觀看THANKSFORWATCHING

基于增材思維的創(chuàng)成式正向設(shè)計(jì)GenerativeDesignforAM第二S曲線出現(xiàn)3D生物打印3D

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至今2006行業(yè)發(fā)展曲線Plateau

ofProductivity階段，開始稱為主流技術(shù)，該技術(shù)的廣闊的市場(chǎng)適用性和實(shí)用性獲得明顯的收益先進(jìn)設(shè)計(jì)與增材制造課程知識(shí)圖譜課程配套資料清單4學(xué)時(shí)分配建議表（課程安排）心眾垂千者材思理的創(chuàng)成式正向設(shè)．，．，類別，細(xì)目，交付確認(rèn)，教材資樣，教科書 計(jì)},'信教學(xué)大戎l}

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自組織→復(fù)雜自然界多種物理效應(yīng)邏輯延拓-更精準(zhǔn)的描述規(guī)律多重曲面映射和紋理映射仿生算法設(shè)計(jì)自然界很多物種的生長(zhǎng)、衍生、和進(jìn)化都遵循簡(jiǎn)單的規(guī)律，找到規(guī)律就可以把它們代碼化，運(yùn)用這些規(guī)律到設(shè)計(jì)算法中，就可以使模型像自然物種一樣生長(zhǎng)出來模仿自然生長(zhǎng)成形過程有機(jī)組織功能結(jié)構(gòu)自然選擇進(jìn)化來自：Danil

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