增材制造技术与材料的产品设计应用研究分析

随着我国科技与经济的快速发展,社会各行业广泛运用增材制造技术,产品开发中应用增材制造技术,省时高效的研发新产品是企业的核心竞争力。并且可以利用增材制造技术与材料结合地域材料及传统工艺提升艺术价值,并转化为可用的实体产品。本文以增材制造工艺、材料、传统工艺这三个方面为基础的可行性创造条件,与传统自然材料的可行性进行探索创新。

增材制造AM是一种通过CAD设计和制图建模来制造实体的技术。“材料积累”的制造方法。

一、研究背景

3D打印通常用于表示“增材制造”技术[1],如果有特定的设备,则3D打印技术是价格与功能兼备的低成本增材制造设备。从广义上讲,以设计数据为基准,材料(包括粉末,块,线或液体)自动累积在3D打印中,这可以被视为增材制造技术。产品设计和重新设计对于利用增材制造非常重要。使用增材制造技术,可以同时打印复杂产品(最多20个或更多)。增材制造技术不需要现有工艺的多个处理步骤,但是他们通过使用3D设计数据可在单个设备上快速且准确地制造复杂形状的零件,从而实现“自由创造”的方法[2]。这解决了许多问题,例如,制造复杂零件结构的问题不会缩短复杂的加工步骤,也不会缩短加工周期。生产过程中产品结构越复杂,其制造速度就越重要。近年来,增材制造技术的飞速发展是通过将增材制造工艺与不同材料和工艺相结合而形成的产品。

二、课题研究现状分析

增材制造技术,该技术一出现就取得了迅速的发展,在各个领域都取得了广泛的应用,如在医疗研究方面、医疗器械方面;汽车,航空航天,电子,军事,地理信息,艺术设计等,零件的层压具有快速制造单个零件或小批量的特征[3],而该技术特征是层压加工在产品创新中起着重要作用。决定在增材制造技术中仍然有许多挑战需要克服,其中设备的可靠性以及产品的可重复性还存在一些问题。虽然设备制造商强调这些问题,使用实时控制和控制制造软件都能解决,但仍然需要大量的时间。此外,在打印尺寸和速度方面还需要很多工作有做。唯一能解决此类问题的办法,只有研发更大的打印机来满足要求。

许多人没有认识到打印的速度很慢,大量的批量生产的经济性比不上传统的制造方法。它不是"一键"模式技术,而是需要前期、后期的大量工作才能完成。

材料是工业技术发展的基础,人们生产和完成所采用的材料如何,能反映出当今社会的生产力水平。如:石器时代、青铜器时代、铁器时代,直到以新材料作为代表的新技术革命时代。材料是增材制造质基础和关键,不同技术中的应用材料也不尽相同,虽然现实生活中材料有成千上万种,但增材制造需要特定要求及性质。

生活水平的不断提高消费者在购买家用产品时不仅关注价格和质量,外形和创意成为产品销售的最大卖点,品牌的销量也标志着品牌价值。例如,许多家用家居品牌已开始改善,诸如“个性和自我表达”等元素在各种家居中的整合。单身风格的房屋越来越难以满足现代的需求、人对家庭空间的需求。

多种形式附加的制造技术只需要在产品设计中考虑材料问题,并且通过3D模型文件,可以任意创建和修改产品的形状并获得产品的形状。在生产过程中,无需考虑复杂过程和技术的局限性。这使用户可以创建家居产品,使家居产品更加多样化并实现一致的风格,但这并不是每种产品的唯一效果。增材制造技术可创造出多种风格,为产品带来不同的外观感受。

个性化是使用增材制造技术可进行小批量生产并满足公众的定制需求。在传统制造业中,定制奢侈品非常浪费人力物力。定制在曾经代表创意和独创性,因此只有很少的人可以消费的起纯手工定制产品。但是,随着增材制造技术的出现,定制可以更简单,产品尺寸可以更加随意,并且产品可以更好地满足个性化需求。

通过采用增材制造技术,研发效率可以大大减少产品样品的生产,从而节省时间并提高生产效率。在产品开发的早期阶段,3D软件可以计算准确的尺寸,在计算机上实现想法并直观直观显示产品样式。另外,可以避免由于尺寸和及时调整样品而引起的许多问题。通过增材制造设计产品后,制作过程比传统手工艺品要快,更方便。当产品开发周期缩短时,产品样式创新将不再受时间和生产技术的限制。

根据上述,充分利用增材制造技术的优势,结合新产品创新设计与研发,由于它有效地缩短了新产品的研发周期并提高了研发成功率,因此被广泛用于新产品开发中。

结束语:作为工业设计师,我们不能只局限于设计和产品带给企业和消费者的变化,而是我们需要深入思考背后的固有改进。这也是柳冠中先生所讲的“创造”变成“行为”的思维方式。设计的本质是设计一种行为方式,该行为需要通过设计的力量进行优化和升华。在当今大量产品涌入市场的现实情况下,当代工业设计师需要在进入物理设计阶段之前仔细考虑多个维度的思想考察。

增材制造技术与物联网之间相互作用将产生一个多维,多层的网络创循坏生态系统。此新系统将彻底改变人类的生活方式,这在增材制造技术的背景下对设计和商业模式产生了重大影响。

作者介绍:彭天泽 哈尔滨工程大学硕士毕业  研究方向:设计学