3D打印技術(shù)和應(yīng)用概論第四章 3D打印應(yīng)用于工業(yè)與藝術(shù)設(shè)計-改

第四章、3D打印應(yīng)用于工業(yè)與藝術(shù)設(shè)計小批量產(chǎn)品的制造工業(yè)與藝術(shù)設(shè)計創(chuàng)意領(lǐng)域首飾設(shè)計、制造醫(yī)療、生物領(lǐng)域3D打印對工業(yè)設(shè)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(shù)為代表的快速成型技術(shù)被看作是引發(fā)新一輪工業(yè)革命的關(guān)鍵要素。作為一種新生的技術(shù)，3D打印是制造業(yè)有代表性的顛覆性技術(shù)，實現(xiàn)了制造從等材、減材到增材的重大轉(zhuǎn)變，改變了傳統(tǒng)制造的理念和模式。1、設(shè)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(wǎng)絡(luò)化5、實現(xiàn)太空制造6、助力深空探測3D打印技術(shù)未來趨勢（以對工業(yè)設(shè)計有利因素）工業(yè)設(shè)計：定義：指以工學(xué)、美學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)為基礎(chǔ)對工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計對象：批量生產(chǎn)的產(chǎn)品目的：滿足人們生理與心理雙方面的需求音響設(shè)計——工業(yè)設(shè)計藝術(shù)設(shè)計：定義：將藝術(shù)的形式美感應(yīng)用于日常生活緊密相關(guān)的藝術(shù)設(shè)計中，使之不但具有審美功能，還具有實用功能特點：服務(wù)性、科學(xué)性、合理性、綜合性藝術(shù)設(shè)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(shù)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(shè)計的局限性思維文化差異工藝與材料多學(xué)科交織無紙化（電腦）設(shè)計的基本流程：概念的確立原型設(shè)計原型制作驗證審查生產(chǎn)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(nèi)容庫1、T該網(wǎng)站上有超過五十萬個物體設(shè)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(jī)模型、攝影配件、餐具、襯衫紐扣和手機(jī)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(shù)3D打印在設(shè)計方面的主要應(yīng)用設(shè)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(chǎn)品的設(shè)計、驗證方式3D打印可制造小批量的產(chǎn)品，可以在更廣的范圍內(nèi)進(jìn)行評價和用戶體驗3D打印復(fù)雜幾何燈3D打印應(yīng)用于工業(yè)與藝術(shù)設(shè)計的制造藝術(shù)設(shè)計3D打印

版式設(shè)計網(wǎng)頁設(shè)計環(huán)境設(shè)計室內(nèi)設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計廣告設(shè)計3D打印主要用于藝術(shù)設(shè)計1.1產(chǎn)品設(shè)計、成形對產(chǎn)品進(jìn)行繪圖由手工或者機(jī)械制作模型繪圖向3D打印機(jī)內(nèi)輸入模型數(shù)據(jù)文件直接獲得配件模型或產(chǎn)品模型傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計：復(fù)雜制作時間縮短準(zhǔn)確率提高3D打印技術(shù)：1.1產(chǎn)品設(shè)計、成形3D技術(shù)打印章魚藝術(shù)品優(yōu)化了產(chǎn)品設(shè)計流程，提高了產(chǎn)品設(shè)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(wù)公司，它順應(yīng)“云制造”潮流，為3D打印提供網(wǎng)上交互平臺。用戶可以利用Ponoko平臺服務(wù)創(chuàng)建在線店面來銷售自己的設(shè)計，幾天后就能郵寄到客戶手中；這些設(shè)計不限于3D打印塑料玩具，還包括很多藝術(shù)款式和創(chuàng)新技巧。倫敦設(shè)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(shè)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(shù)設(shè)計是指設(shè)計者在某一環(huán)境場所興建之前，根據(jù)人們在物質(zhì)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(shù)手段和技術(shù)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(dá)出來的創(chuàng)作過程。1.2環(huán)境設(shè)計別墅3D效果圖1.2環(huán)境設(shè)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(hù)環(huán)境節(jié)約時間1.3室內(nèi)設(shè)計根據(jù)建筑物的使用性質(zhì)、所處環(huán)境和相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，運用物質(zhì)技術(shù)手段和建筑設(shè)計原理，創(chuàng)造功能合理、舒適優(yōu)美、滿足人們物質(zhì)和精神生活需要的室內(nèi)環(huán)境家具及家居用品設(shè)計室內(nèi)裝飾設(shè)計（1）家具及家居用品設(shè)計傳統(tǒng)的設(shè)計方法設(shè)計者難以掌握光纖存在的立體形態(tài)難以實現(xiàn)如此復(fù)雜的物力學(xué)構(gòu)造3D打印技術(shù)完全擺脫傳統(tǒng)家居形態(tài)設(shè)計出具有復(fù)雜構(gòu)造、造型奇異的家居產(chǎn)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(nèi)部構(gòu)造,且以一定規(guī)則呈現(xiàn)在外表當(dāng)中，該設(shè)計靈感來源于網(wǎng)絡(luò)光纖在自然環(huán)境中的構(gòu)造（1）家具及家居用品設(shè)計3D打印沙發(fā)這款沙發(fā)創(chuàng)新地引入了3D打印技術(shù)，整套產(chǎn)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(dá)到前所未有的新高度，刷新“舒適沙發(fā)”的新體驗。（2）室內(nèi)裝飾設(shè)計室內(nèi)裝飾設(shè)計墻面：一面平面、光滑的墻,設(shè)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(gòu)造或者幾何設(shè)計豐富吊頂?shù)膶哟魏托螒B(tài)傳統(tǒng)的室內(nèi)裝飾形態(tài)、構(gòu)造簡單需要大量的施工、連接構(gòu)件、噴繪、粘貼周期長、成本也高、技術(shù)性強(qiáng)室內(nèi)環(huán)境污染嚴(yán)重3D打印技術(shù)鏤空設(shè)計、復(fù)雜形態(tài)的設(shè)計和復(fù)雜幾何造型的設(shè)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(shè)計水平（2）室內(nèi)裝飾設(shè)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(zhuǎn)紋路。扭曲或多重扭曲的大膽藝術(shù)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(shù)氣息，堪比藝術(shù)品。材質(zhì)上，使用尼龍材質(zhì)，薄透的材料特性，使得燈光更為柔和舒適1.4廣告設(shè)計概念：廣告設(shè)計主要特征是對圖象、文字、色彩、版面、圖形等表達(dá)廣告的元素，結(jié)合廣告媒體的使用特征，在計算機(jī)上通過相關(guān)設(shè)計軟件來為實現(xiàn)表達(dá)廣告目的和意圖，所進(jìn)行平面藝術(shù)創(chuàng)意的一種設(shè)計活動或過程。牙膏創(chuàng)意廣告—別讓細(xì)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(shè)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(dá)出品牌文化理念3D打印應(yīng)用于工業(yè)與藝術(shù)設(shè)計的驗證風(fēng)洞試驗指在風(fēng)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(jī)氣動外形風(fēng)洞試驗殲10風(fēng)洞試驗驗證氣動布局、外形參數(shù)、武器配置和內(nèi)部結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)機(jī)械加工：成型方式：

采用金屬材料進(jìn)行機(jī)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(fù)雜結(jié)構(gòu)零件特點：保證細(xì)節(jié)特征完整、快速風(fēng)洞實驗?zāi)Ｐ椭谱鲗Ρ纫延袘?yīng)用：樹脂-金屬復(fù)合模型——用于新型號飛機(jī)的設(shè)計、研發(fā)應(yīng)用于風(fēng)洞實驗的優(yōu)勢加工復(fù)雜內(nèi)外結(jié)構(gòu)的高效性復(fù)合模型的加工周期和成本大幅降低有助于提高飛機(jī)設(shè)計效率和減少成本復(fù)合模型零件數(shù)大大降低，質(zhì)量也大幅降低；可以提高模型在風(fēng)洞中的共振安全性2.1藝術(shù)設(shè)計的驗證1、藝術(shù)設(shè)計進(jìn)行驗證的對象：1）需要的成本較高，力求一次成功完成的設(shè)計；2）在設(shè)計完成定稿、實現(xiàn)產(chǎn)品后，難以再對設(shè)計對象進(jìn)行修改變動的設(shè)計；環(huán)境設(shè)計——整體設(shè)計室內(nèi)設(shè)計——裝潢設(shè)計2、藝術(shù)設(shè)計的驗證設(shè)計對象的等比例模型——觀察——分析——評價

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

投入設(shè)備、工裝夾輔模具

驗證

評審

生產(chǎn)設(shè)計產(chǎn)品

驗證正確性符合制作模具

生產(chǎn)符合不符合修改2、尺寸精度驗證傳統(tǒng)方法生產(chǎn)：成本高、損失大、時間長3D打印技術(shù)：不用受到材料、形狀、結(jié)構(gòu)的限制、快速、成本低修改不符合按照規(guī)定的技術(shù)要求，將若干個零件組和成組件、部件或?qū)⑷舾蓚€零件的組件、部分組成產(chǎn)品的過程，稱為裝配。2.3零件裝配關(guān)系的驗證3D打印模型機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量最終由裝配工作保證。零件質(zhì)量是機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)，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(chǎn)品整體的裝配關(guān)系應(yīng)用：檢驗功能性和裝配性，在有限的時間內(nèi)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(guān)系2.4醫(yī)學(xué)上的驗證（無法進(jìn)行的裝配驗證）CT圖像——設(shè)計接骨板——反復(fù)驗證改進(jìn)——效果最好的接骨板——手術(shù)3D打印接骨板優(yōu)勢：提升手術(shù)成功率

提高手術(shù)效果1、解除思維限制產(chǎn)品設(shè)計的限制解除結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計師的拓展（1）客戶設(shè)計（2）消費者設(shè)計客戶（生產(chǎn)）——設(shè)計師（修改）——客戶滿意（生產(chǎn)）民眾投稿——投票篩選——小批量生產(chǎn)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(shè)計原型的快速制造

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