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3D打印在工业设计中的应用和影响

发布日期：2018-12-18 0 1925

3D打印技术出现在上世纪九十年代中期，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。

常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。

该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

这项被称为“快速成型”的技术，摆脱了传统机械加工中“去除材料”的方式，采用“材料堆积”的方法，使加工对象不受复杂程度的限制，使平面生成立体的过程变得简单易行，这对于追求“形”和结构艺术的工业设计来讲至关重要。

1设计和制作协同工作

技术，使得创意、设计、工程分析、制造和服务融为一体，共享同一个数据平台，实时反馈各方的意见，实现设计与制造无缝对接、协同工作。

2提高设计制造精度

相较于传统手工制造的模型样机表面质量不高，产品外观逼真程度较差，可装配性不强等弊端，3D打印能够代替“工匠”的劳动，使得模型变得更合理、更精密、更符合实际的需要。

3缩短研发设计周期

3D打印技术可以提供制造样件，简化消化图纸的时间，在几天或几周内将概念设计转化成模型样件，修改细节时只需要在电脑上完成，从而对处于设计阶段的产品做出快速评价、修改及功能试验，极大的缩短试制周期和生产成本。

4复杂模型的直接制造

利用3D打印机制作出来的模具几乎不受零件的形状和结构的任何约束，尤其在加工复杂曲面时更显其优越的性能，设计师只要在电脑上完成产品设计（CAD），并编写好加工流程，计算机与数控设备将一道自动完成造型过程。

而且随着3D打印技术的发展，可用于制造的原型材料日渐丰富，性能也日趋完善，一些非金属快速原型已有较好的机械强度和热稳定性，可以直接用作模具或是生产成品。

5逆向设计的充分运用

逆向工程技术采用了3D扫描和3D打印技术相结合的方式，实现了产品的快速制造。

它将已有实物（油泥）模型通过三维扫描技术测得模型表面的点云数据，经过曲面重构造型软件获得实物模型的3D数字模型，用于后续的计算机辅助分析与制造。

一是即可以快速的复制实物，也能够放大、缩小及修改实物模型，并且可以对已有模具进行创新设计。

二是可以方便地对3D打印技术本身制得的原型产品进行快速、准确的测量，用以验证由三维CAD设计而制得的零件与原设计的吻合程度，改进产品设计中的不足，使产品更加完善。

三是对于进口模具，模具的3D数字模型可能无法获取，或因使用年限较长，模具在使用过程中由于损坏、修改等原因，需要进行型面的烧焊再由钳工修补，然而修补后的模具质量往往并不理想，这时可借助逆向工程对磨损区域的识别与恢复功能，重构模具的3D数字模型，以提高制模、修模的效率和质量。

同时，许多受损文物，利用逆向工程能够有效的将残缺部分还原。

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