3D打印技術和應用概論第四章 3D打印應用于工業(yè)與藝術設計-改

第四章、3D打印應用于工業(yè)與藝術設計小批量產品的制造工業(yè)與藝術設計創(chuàng)意領域首飾設計、制造醫(yī)療、生物領域3D打印對工業(yè)設計的重要性：3D打印被賦予了“第三次工業(yè)革命”的大背景，以3D打印技術為代表的快速成型技術被看作是引發(fā)新一輪工業(yè)革命的關鍵要素。作為一種新生的技術，3D打印是制造業(yè)有代表性的顛覆性技術，實現(xiàn)了制造從等材、減材到增材的重大轉變，改變了傳統(tǒng)制造的理念和模式。1、設備向大型化發(fā)展2、體積小型化、桌面化、個人化3、材料向多元化、功能化4、操作簡單化、網絡化5、實現(xiàn)太空制造6、助力深空探測3D打印技術未來趨勢（以對工業(yè)設計有利因素）工業(yè)設計：定義：指以工學、美學、經濟學為基礎對工業(yè)產品進行設計對象：批量生產的產品目的：滿足人們生理與心理雙方面的需求音響設計——工業(yè)設計藝術設計：定義：將藝術的形式美感應用于日常生活緊密相關的藝術設計中，使之不但具有審美功能，還具有實用功能特點：服務性、科學性、合理性、綜合性藝術設計3D打印的《格列佛之門》根據(jù)名著《格列佛游記》的描述，來自世界各地的600多位藝術家聯(lián)合完成了“格列佛之門”，其中的部分東西是由3D打印而成。設計的局限性思維文化差異工藝與材料多學科交織無紙化（電腦）設計的基本流程：概念的確立原型設計原型制作驗證審查生產發(fā)布昆蟲展品掃描文件著名雕像展品掃描文件在線3D內容庫1、T該網站上有超過五十萬個物體設計，種類包括訂婚戒指、掃描的人臉圖像、牙套、雕像、車輛模型、飛機模型、攝影配件、餐具、襯衫紐扣和手機外殼等2、3為用戶免費提供某些展品的3D打印掃描文件，包括恐龍骨架、著名雕像、昆蟲和古老的藝術3D打印在設計方面的主要應用設計思想實物模型優(yōu)勢：快速、直接、精確過程更直觀、有效，效果更高縮短了開發(fā)周期、降低了開發(fā)費用加快、改變了產品的設計、驗證方式3D打印可制造小批量的產品，可以在更廣的范圍內進行評價和用戶體驗3D打印復雜幾何燈3D打印應用于工業(yè)與藝術設計的制造藝術設計3D打印

版式設計網頁設計環(huán)境設計室內設計產品設計廣告設計3D打印主要用于藝術設計1.1產品設計、成形對產品進行繪圖由手工或者機械制作模型繪圖向3D打印機內輸入模型數(shù)據(jù)文件直接獲得配件模型或產品模型傳統(tǒng)產品設計：復雜制作時間縮短準確率提高3D打印技術：1.1產品設計、成形3D技術打印章魚藝術品優(yōu)化了產品設計流程，提高了產品設計的整體效果Urbee——世界首輛3D打印汽車Ponoko線上平臺新西蘭Ponoko是新西蘭惠靈頓的一家打印服務公司，它順應“云制造”潮流，為3D打印提供網上交互平臺。用戶可以利用Ponoko平臺服務創(chuàng)建在線店面來銷售自己的設計，幾天后就能郵寄到客戶手中；這些設計不限于3D打印塑料玩具，還包括很多藝術款式和創(chuàng)新技巧。倫敦設計工作室ShiroStudio創(chuàng)造了一款名為ENEA的3D打印手杖，解決了常見移動輔助設備的視覺美觀和使用方便性問題。3D打印ENEA手杖美觀、方便、使用得力環(huán)境藝術設計是指設計者在某一環(huán)境場所興建之前，根據(jù)人們在物質功能（實用功能）、精神功能、審美功能三個層次上的要求，運用各種藝術手段和技術手段對建造計劃、施工過程和使用過程中所存在的或可能發(fā)生的問題，做好全盤考慮，擬定好解決這些問題的辦法、文案，并用圖紙、模型、文件等形式表達出來的創(chuàng)作過程。1.2環(huán)境設計別墅3D效果圖1.2環(huán)境設計3D打印制作出的建筑模型用于評估3D打印材料的多樣性、環(huán)保、可循環(huán)利用降低費用保護環(huán)境節(jié)約時間1.3室內設計根據(jù)建筑物的使用性質、所處環(huán)境和相應標準，運用物質技術手段和建筑設計原理，創(chuàng)造功能合理、舒適優(yōu)美、滿足人們物質和精神生活需要的室內環(huán)境家具及家居用品設計室內裝飾設計（1）家具及家居用品設計傳統(tǒng)的設計方法設計者難以掌握光纖存在的立體形態(tài)難以實現(xiàn)如此復雜的物力學構造3D打印技術完全擺脫傳統(tǒng)家居形態(tài)設計出具有復雜構造、造型奇異的家居產品更具現(xiàn)代感和創(chuàng)造性光纖裝飾椅的特點：具有豐富的內部構造,且以一定規(guī)則呈現(xiàn)在外表當中，該設計靈感來源于網絡光纖在自然環(huán)境中的構造（1）家具及家居用品設計3D打印沙發(fā)這款沙發(fā)創(chuàng)新地引入了3D打印技術，整套產品一氣呵成，不僅突破了現(xiàn)有沙發(fā)制造材料在韌性等方面的限制，而且在外觀造型和舒適性上都達到前所未有的新高度，刷新“舒適沙發(fā)”的新體驗。（2）室內裝飾設計室內裝飾設計墻面：一面平面、光滑的墻,設計者可以在上面添加平面圖案、立體裝飾等吊頂燈：采用比較簡單的棱角構造或者幾何設計豐富吊頂?shù)膶哟魏托螒B(tài)傳統(tǒng)的室內裝飾形態(tài)、構造簡單需要大量的施工、連接構件、噴繪、粘貼周期長、成本也高、技術性強室內環(huán)境污染嚴重3D打印技術鏤空設計、復雜形態(tài)的設計和復雜幾何造型的設計都會變得簡單線條之間的連接更加連貫實體和樣板幾乎一致提升了企業(yè)的設計水平（2）室內裝飾設計3D打印“十二水燈”造型上，線條流暢的外形，是律動感十足的旋轉紋路。扭曲或多重扭曲的大膽藝術表現(xiàn)手法，突破了傳統(tǒng)燈籠一成不變的造型，帶來無限律動的視覺感受，給燈注入了靈動和藝術氣息，堪比藝術品。材質上，使用尼龍材質，薄透的材料特性，使得燈光更為柔和舒適1.4廣告設計概念：廣告設計主要特征是對圖象、文字、色彩、版面、圖形等表達廣告的元素，結合廣告媒體的使用特征，在計算機上通過相關設計軟件來為實現(xiàn)表達廣告目的和意圖，所進行平面藝術創(chuàng)意的一種設計活動或過程。牙膏創(chuàng)意廣告—別讓細菌蛀下來創(chuàng)意廣告?zhèn)鹘y(tǒng)的品牌塑造往往是采用廣告語、口號、故事等設計要素，在二維電視屏面上展現(xiàn)3D數(shù)字化廣告則讓觀眾在感受3D廣告帶來的全新視聽覺沖擊力的同時，通過數(shù)字化、科技性與人文性的方式傳達出品牌文化理念3D打印應用于工業(yè)與藝術設計的驗證風洞試驗指在風洞中安置飛行器或其他物體模型，研究氣體流動及其與模型的相互作用情況空天飛機氣動外形風洞試驗殲10風洞試驗驗證氣動布局、外形參數(shù)、武器配置和內部結構傳統(tǒng)機械加工：成型方式：

采用金屬材料進行機械加工成型特點：

耗費大量成本和時間3D打?。撼尚头绞剑?/p>

快速制造復雜結構零件特點：保證細節(jié)特征完整、快速風洞實驗模型制作對比已有應用：樹脂-金屬復合模型——用于新型號飛機的設計、研發(fā)應用于風洞實驗的優(yōu)勢加工復雜內外結構的高效性復合模型的加工周期和成本大幅降低有助于提高飛機設計效率和減少成本復合模型零件數(shù)大大降低，質量也大幅降低；可以提高模型在風洞中的共振安全性2.1藝術設計的驗證1、藝術設計進行驗證的對象：1）需要的成本較高，力求一次成功完成的設計；2）在設計完成定稿、實現(xiàn)產品后，難以再對設計對象進行修改變動的設計；環(huán)境設計——整體設計室內設計——裝潢設計2、藝術設計的驗證設計對象的等比例模型——觀察——分析——評價

驗證設計的可行性、美觀性。3D打印的主要任務：制造藝術驗證模型優(yōu)勢：可精確復原數(shù)據(jù)模型、作品精細、工序簡單。3D打印出設計的花卉藝術品驗證其造型、色彩、視覺表達等額效果。2.2設計產品形狀的驗證結構功能驗證——結構上的創(chuàng)新是否能滿足整個產品的性能1）設計階段——仿真軟件2）設計完成后——產品原型優(yōu)點：時間縮短、成本降低用3D打印方法成形出設計完成佛像供進一步的評審、修改。

投入設備、工裝夾輔模具

驗證

評審

生產設計產品

驗證正確性符合制作模具

生產符合不符合修改2、尺寸精度驗證傳統(tǒng)方法生產：成本高、損失大、時間長3D打印技術：不用受到材料、形狀、結構的限制、快速、成本低修改不符合按照規(guī)定的技術要求，將若干個零件組和成組件、部件或將若干個零件的組件、部分組成產品的過程，稱為裝配。2.3零件裝配關系的驗證3D打印模型機械產品的質量最終由裝配工作保證。零件質量是機械產品質量的基礎，但裝配過程并不是將合格零件簡單地組合起來的過程。檢驗步驟：1）打印出各零件的實體模型

2）裝配各部件3）驗證產品整體的裝配關系應用：檢驗功能性和裝配性，在有限的時間內快速的開發(fā)出新零件優(yōu)勢：驗證流程簡便、快速

節(jié)約成本、節(jié)省時間3D打印在部件組裝來驗證裝配關系2.4醫(yī)學上的驗證（無法進行的裝配驗證）CT圖像——設計接骨板——反復驗證改進——效果最好的接骨板——手術3D打印接骨板優(yōu)勢：提升手術成功率

提高手術效果1、解除思維限制產品設計的限制解除結構復雜的產品設計師的拓展（1）客戶設計（2）消費者設計客戶（生產）——設計師（修改）——客戶滿意（生產）民眾投稿——投票篩選——小批量生產二十層的大套小球體累加、鏤空、扭曲三大優(yōu)勢：2、周期縮短、易修改設計原型的快速制造

產品的驗證直接在數(shù)據(jù)模型上修改可進行多次修改3、制造成本低設計成本運輸成本