3D打印制造技术对产品设计行业影响分析.pdf

CERAMICSSCIENCE&ART053PROBING探讨3D打印制造技术对产品设计行业影响分析宋祥波田炜？1.成都东软学院四川成都6118442.成都纺织高等专科学校四川成都611731【摘要】文章分析3 D打印技术时代下的产品设计及制造环境，系统性地回顾以往产品设计的发展历史沿革，从中总结发展规律并站在时代的角度上重新审视设计师的职责，自在把握设计发展先机，以奠定在日后国际设计竞争中的优势。从制造模式的演变、设计改革和设计师职能演变三个层面上研究当前3 D打印技术影响下的产品设计，探寻设计模式的创新途径，重新划分制造业设计师的职责。设计师应当紧跟时代潮流，在3 D打印技术不断发展的今天纠正认识，融会贯通，做好设计的定位，从而更好地适应社会发展的需求。【关键词】3 D打印；制造模式；产品设计：重定位3D打印技术在产生之初便受到极大追捧，随着打印技术、材料、工艺的不断发展，商业化应用越来越广泛，特别是在产品设计理念及实践中的应用。文章基于此，探讨3 D打印制造模式下的产品设计发展及设计师角色的转变，同时基于市场发展现状，分析3 D打印设计导向型商业模式未来发展的可能性。13D打印制造模式下的产品设计1.1设计范畴的扩展演变和设计的权重变化在3 D打印制造模式下，产品设计不需要将批量化生产作为重点考虑因素，在一定程度上摆脱了设计条件的束缚，拓展了产品设计的内涵和外延。在传统批量化生产的制造模式下，产品的竞争力与设计、研发、生产、销售和售后等各个因素有关，产品设计在这个过程中发挥着连接作用，以用户需求为目标，将先进技术产品化、批量化生产。设计贯穿于生产、销售与售后等整个环节中，但是也囿于这些因素的限制，产品设计的价值无法直接体现出来。于3 D打印制造模式而言，制造体系发生了分散，产品的制造和营销更加灵活，同时，3 D打印技术的应用范围广阔，技术门槛较低，部分重要核心技术部件甚至已经透明。在此背景下，设计作为产品制造中最具创造性的要素，将是产品的核心竞争力最主要的影响因素。1.2设计流程的演变和设计方法、工具的发展首先，受3 D打印制造模式中分散制造的影响，产品的目标消费市场将更加细化，批量化生产规模缩小，甚至推出对个性化的定制服务。设计师在概念设计阶段即可利用3 D打印设备制造出模型，将其用于性能测试或直接交付消费者体验试用。以目的为导向的高效设计流程可以实现计算机软件般的快速迭代更新，从而在短期内得到最优产品，大幅提高产品设计的研发速率。同时，伴随着设计技术和3 D打印技术的日臻完善，一些技术含量较低但个性化特征明显的产品，其设计有望通过使用者自己操作实现，设计环节也会因此融入产品制造和销售环节之中。在以往的设计思维里，产品设计既要满足批量生产所提出来的一系列要求，也要满足美学、创新、实用性等设计要求，并逐步形成了适应批量化生产的设计理念与风格。但在3 D打印技术条件下，继续沿用过去的设计思维将束缚产品设计的生命力和创新力，如同在工业革命伊始，工厂一味地模仿手工艺产品风格而生产出来的粗劣的产品。在3 D打印制造模式下，设计师需要摆脱以往设计经验、工具对设计思维的束缚，站在新的起点上，以更加开放、自由的态度进行产品设计。23D打印生态中的设计师角色演变2.13D打印制造业内的职业融合和设计师的角色分化正如上文所述，批量化集中式的产品制造模式在向个性化分散式制造模式转变过程中会出现设计流程的革新，即批量化集中式制造模式下分工严密的生产体系又重回扁平化，使职业与职能发生融合，使设计师角色如同工业革命前的手工业者。但是这种转变仅发生在特定行业内，具有方向性。在3D打印技术发展的同时，产品生产流程中制造环节的重要性将被弱化，如小批量产品的3 D打印，一体作者简介：宋祥波，19 8 0 年生，江苏徐州人，硕士，副教授，主要从事产品设计、交互设计研究。054CERAMICSSCIENCE&ART探讨化的制造流程不再需要进行重复性装配工作与后期加工工作，流水生产线以及生产线工人不再是产品制造的必要组成。从产品成型而言，3 D打印的产品没有对模具、夹具等辅助成型的要求，使3 D打印机替代了结构设计师很大一部分职能；从产品本身的结构和工程设计上来说，产品的生产流程与以往相比发生了翻天覆地的变化，过去批量化集中生产积累的经验在3 D打印制造模式下已经没有过多价值，从一定程度上说，这些经验甚至会对产品设计创新产生阻碍作用。产品的概念设计、结构设计、生产上市的整个过程，对于一些生产量较小的产品，其工程管理与结构设计因素大大弱化，随着配套技术和设施的完善，工程制造方面的人力投入将大大减少，从产品设计到产品上市难度降低。3D打印制造模式下工作者职责将会以产品设计师为中心发生融合，因为在产品设计过程中只有思维活动和创意设计不能被技术所替代。换言之，未来产品生产者的主要工作是用创造性的思维满足客户需求，解决实际问题，形成完整的产品功能体系，并将其按照一定标准进行描述，以通过辅助设计系统实现产品方案的最优化。在3 D打印制造情境中，设计师角色会根据其职责轻重发生两极分化。对于技术含量不高或核心技术开放的一般简易产品而言，设计师的专业性将渐渐淡化，原先属于设计师的职责将慢慢分配到消费者身上，发展到一定高度后就会出现设计的泛社会化，每个人都可以利用功能强大的智能设计辅助系统为自已量身定做。这种模式改变了过去专业设计者对产品设计的长期垄断局面，让消费者能够将产品设计应用于自身需求，为产品创新注入了生机与活力?。但是，产品设计众包模式并不会使专业的设计师消失，产品设计师将转身为消费者自我设计提供标准规则和基础框架，让消费者在搭建好的设计平台上用特定的设计语言进行简易设计。传统的设计师职业将不再“单打独斗”，而是负责设计平台的组织和良好社区的构建。对于高技术含量的产品而言，3 D打印技术环境将会催生出专业性更强的设计团队与个人，这些专业设计团队和个人通过3D打印技术会提高产品设计的效果，而设计师对产品的作用将渐渐加强，高于手工业时期和集中生产时期，成为产品制造过程中的决定性力量。2.2新制造模式下的设计师职能要求在3 D打印制造模式下，设计师工作内容的变动和角色的转变使产品设计师职业素养也会随之转变。职业角色的融合与职责的分化使设计师不仅要完成以往的设计任务，还要承担部分工程、制造的工作职责，融入产品制造的全过程之中，为产品制造负责，掌握着决定生产的权力。要想达到权力与能力的匹配，就要求3 D打印设计师具备以下几方面素质：2.2.1知识结构的多元化新制造环境对设计师的知识结构和知识储备提出了更高的要求，因为设计师不仅担负着传统设计师的设计职责，也承担了产品工程师和生产人员的大量工作。要想提高产品研发水平，需要足够知识储备和实践能力作为支撑。2.2.2开放化的创造思维设计师的创造性思维与知识结构和储备不同，其受到多种因素的影响，呈现出非线性的发展过程，其与个人经历、知识水平、情感状态和认知情况密切相关。在过去批量化制造状态下，产品的创造性设计需要通过特定的研究流程表达出来，这就形成对创意的限制，因此工业设计师被形容为“戴着脚在跳舞”。但在3 D打印技术条件下，新的成型方式、自由的形态结构将使原有的层层束缚不复存在。产品设计中技术要素、经济要素、环境要素、人机要素以及外观要素等将得到充分的释放，要素间的组合也将呈现出多元发展之势3 。与产品设计而言，产品设计师有了更加充分的发挥空间，这就要求设计师摆脱以往设计思路的限制，超越传统设计轨道，冲出经验主义和定式思维对创造性的约束，用开放式的眼光和思维重新思量设计中的问题。2.2.3严谨的逻辑思维设计师既要有一定美学素养，又要具备严谨的逻辑思维。这看起来似乎是矛盾的，但实际上这两种素质要求并不存在冲突，其存在于不同的设计层面上，可以认为，设计活动本身就是一个以逻辑的形式创造美的活动。设计师应着眼于消费者对产品的心理、生理等多方面的需求，这是一个多元化的思维过程，不仅要从美学角度上进行考虑，也要从感性的角度充分考量。而逻辑属于一种抽象的艺术，由计算机发展而出现的分型艺术就是经过数学逻辑模型产生的秩序紧密、细节丰富的分型图像。CERAMICSSCIENCE&ART055PROBINGINTO探讨在未来，设计辅助工具与数学逻辑模型的结合将是大势所趋，也会成为设计师造成的重要武器。设计师可以像建筑设计中用参数设计建筑表皮的方式来设计产品的各种结构，而这个过程只通过一个公式即可完成，这在传统设计中难以实现。3设计导向型商业模式的可能性探讨3.1适用于3 D打印技术的产品行业3D打印技术的应用给产品制造行业带来了无限的可能性，并且已经开始逐步影响人们对制造业的认知与部分行业的商业模式。但是就现阶段状况来说，3 D打印技术的应用范围还非常有限。尽管如此，如果我们用长尾理论来看待3 D打印技术的发展会发现，该技术在发展初期并非向传统制造行业那样抢夺市场份额，而是首先满足细分领域内的小众产品差异化的需求，这些小众需求长期积累起来的市场份额非常庞大，积聚起来的市场效应将对整个行业产生巨大的影响。对此，我们要在现有产业结构中寻找契合3 D打印技术特点的行业，使其成为未来一段时间内首先开始制造设计模式变革的行业。现阶段，3 D打印技术在医疗器械、日常用品、家居用品、服装生产等方面展现出了较大的应用价值，特别是与个人饰品、人造器官、假肢等置换产品细分领域高度契合，越来越多从事这些行业的企业和机构开始使用3 D打印技术研发并生产相关产品。但是类似于3 D打印巧克力的相关产品尽管有部分符合3 D打印技术特点，但并不能完全突出3 D打印的技术优势，其产生和发展的主要原因是借3 D打印技术的概念开展营销产生的效果，巧克力生产设计整体上并不特别契合3 D打印类别。3.2基于互联网的分散式制造和设计的商品化3D打印技术结合分散式的制造体系能够实现个性化基础上的高产量，达到甚至超过传统工业批量化聚集生产的规模，而产品规模与聚集化生产脱离，给产品设计提供了更广阔的发挥空间，有利于产品市场的良性竞争，提高我国整体设计创新水平。这样的变化会使企业摆脱以往大量的制造装备与人力耗费，而是如同当前的互联网企业一般，每个消费者手中都有一台个人打印终端，企业通过互联网收到消费者需求信息和订单，将其转变为相应的产品设计任务，这些任务汇总到云端，再根据不同的任务特点进行分类，并将其分配给相应的设计师或设计团队，发挥每个不同设计节点不同的设计能力与特色；任务完成后将相关数据传输回企业端，企业根据制造要求的差异将其分散到位于不同区域、不同产量的制造节点中，再通过3 D打印机将设计数据打印出来，形成最终的实体产品，并交付给客户。这样的制造流程充分体现出了生产制造的个性化特点，而这样的制造能力和设计方式在传统制造业中是不可想象的。随着3 D打印技术应用范围日益广泛和打印设备的日益普及，制造能力将逐步下移到消费者手中，分散到整个社会之中，在改变传统设计职能的同时也会激发大众的创造热情和能力，并形成独立创造的社会文化风气，逐步为社会所接受。彼时，创客将成为一个大众概念，一种生活方式的代表5 。而设计活动也将更加独立，甚至成为一种直接面对消费者的服务，在网络中销售。而设计权益的保护可通过数字认证的方式，对设计师的产品进行追踪和定位，使设计师彻底脱离于传统生产行业，通过产品设计直接创造价值。综上所述，制造业态的转变将放大设计对生产的影响能力，使设计师这一职业从研发端转向制造端。随着3 D打印技术的进一步发展，许多新型商业模式将以设计师为中心。但在转变初期，传统制造业仍是产品生产的主要形式，但在一些与3 D打印技术契合度高的细分行业中，这种变革已经在悄然发生。【参考文献】1文蹈.能主宰未来的产品J.装备制造，2 0 12（11）：8 2-8 52张楠，李飞：3 D打印技术的发展与应用对未来产品设计的影响J.机械设计，2 0 13,3 0（7)：9 7-9 9.3潘萍，杨随先.产品形态创新设计及其评价体系研究现状与势J.机械设计，2 0 12，2 9(5)：1-5.4 德】乌尔里希贝克著，何博闻译.风险社会M.南京：译林出版社,2 0 0 4:6 1.5ChrisAnderson.创客：新工业革命M.北京：中信出版社，2012.