導(dǎo)語(yǔ)：計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)在各行各業(yè)運(yùn)用得如火如荼，工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域也不例外，計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)早已作為一線設(shè)計(jì)師和各高校設(shè)計(jì)類專業(yè)學(xué)生的使用工具發(fā)揮著積極的作用。3d打印是伴隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展而產(chǎn)生的，技術(shù)也已相當(dāng)成熟。通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)和3D打印技術(shù)兩方面的簡(jiǎn)單介紹及分析，得出結(jié)合這兩方面技術(shù)可以很好地運(yùn)用在工業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐當(dāng)中，提高設(shè)計(jì)效率、縮短設(shè)計(jì)周期，完美地呈現(xiàn)設(shè)計(jì)成品。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)（CAID）；3D打印技術(shù)；工業(yè)設(shè)計(jì)

工業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展已經(jīng)從最開(kāi)始的對(duì)批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品的材料、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、形態(tài)、色彩、表面加工、裝飾等的單個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)發(fā)展到一種創(chuàng)造性活動(dòng)，目的是為物品、過(guò)程、服務(wù)以及整個(gè)生命周期中構(gòu)成的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)將會(huì)對(duì)人類的生產(chǎn)生活方式產(chǎn)生更大更廣的影響。國(guó)內(nèi)的工業(yè)設(shè)計(jì)從八十年代開(kāi)始，受工藝美術(shù)的影響較深，無(wú)論從設(shè)計(jì)方法還是表現(xiàn)技法等方面。到了九十年代，隨著中國(guó)改革開(kāi)放的推進(jìn)，國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)制造技術(shù)和工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)都到了一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段，而且出現(xiàn)了以計(jì)算機(jī)技術(shù)為支柱的信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)被運(yùn)用到設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造等環(huán)節(jié)。這時(shí)也出現(xiàn)了最早的3D打印技術(shù)，直到二零一零年后3D打印技術(shù)趨于完善，被運(yùn)用到很多領(lǐng)域，尤其是工業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師用3D打印技術(shù)打印設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的周期，省去了模型制造、審核的環(huán)節(jié)。通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)和3D打印技術(shù)的結(jié)合，設(shè)計(jì)師可以很直觀地對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試、審核、檢驗(yàn)，縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，提高了產(chǎn)品投入市場(chǎng)的速度。

1計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)稱CAID（ComputerAidedIndustri-alDesign）,來(lái)源于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD-ComputerAidedDe-sign）,是專門針對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的創(chuàng)造性活動(dòng)而言的。CAID，即在計(jì)算機(jī)技術(shù)和工業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合形成的系統(tǒng)支持下形成的，與傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)相比，CAID在設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率等各方面都發(fā)生了質(zhì)的變化，它涉及了CAD技術(shù)、人工智能技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、敏捷制造、優(yōu)化技術(shù)、模糊技術(shù)、人機(jī)工程等許多信息技術(shù)領(lǐng)域，是一門綜合的交叉性學(xué)科。一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程大體包括:設(shè)計(jì)需求、市場(chǎng)調(diào)研、設(shè)計(jì)定位、草圖、效果圖、數(shù)據(jù)模型、實(shí)物模型、量產(chǎn)等階段。這其中可視化部分占了很大比重，也是在這一階段計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)用比較多。比如效果圖階段，會(huì)應(yīng)用一些平面類的軟件（Pho-toshop、Illustrator、Coreldraw）進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，做二維效果圖，用三維軟件（Rhinoceros、3DMax、Maya等）來(lái)做計(jì)算機(jī)模型，渲染三維效果圖。數(shù)據(jù)模型階段用一些工程類軟件（Pro/Engi-neer、SolidWorks、CATIA等）做工程模型，直接為后面的生產(chǎn)制造做準(zhǔn)備。整個(gè)產(chǎn)品從創(chuàng)造設(shè)計(jì)到表現(xiàn)，運(yùn)用計(jì)算輔助設(shè)計(jì)會(huì)比以前的手繪效果圖和手工制作模型節(jié)省很多時(shí)間，也更直觀、高效。用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)做設(shè)計(jì)表現(xiàn)的技術(shù)和軟件已經(jīng)相當(dāng)成熟，尤其是伴隨著計(jì)算機(jī)硬件的升級(jí)換代和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的智能化、集中化，未來(lái)計(jì)算機(jī)會(huì)完美呈現(xiàn)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)構(gòu)想，不用去花費(fèi)太多的精力和時(shí)間去學(xué)習(xí)各種軟件建模、渲染技術(shù)。這樣是技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)師的一種解放，讓設(shè)計(jì)師可以把更多的精力集中到設(shè)計(jì)創(chuàng)造階段。除了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)表現(xiàn)方面的運(yùn)用，我們應(yīng)該更大化地拓寬計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的層面，比如在設(shè)計(jì)的前期調(diào)研階段，可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行信息的采集和分析，運(yùn)用大數(shù)據(jù)來(lái)分析，幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)定位，這樣的設(shè)計(jì)定位會(huì)更加準(zhǔn)確可靠。還有設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品的人機(jī)工程學(xué)分析，只要有了數(shù)據(jù)模型，我們可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，用人體數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)，提出更合理的人因工程分析數(shù)據(jù)，幫助設(shè)計(jì)師改進(jìn)設(shè)計(jì)。這些都是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)該發(fā)揮作用的方面。

23D打印技術(shù)與工業(yè)設(shè)計(jì)

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用的相對(duì)較多。傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行到最后階段會(huì)做一個(gè)手鈑模型，用來(lái)測(cè)試和檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性和合理性。做手鈑模型一般要用一周時(shí)間，價(jià)格從幾千元到上萬(wàn)元人民幣，而且做出來(lái)的模型精度還不高。如果要涉及到開(kāi)模，做一套模具將會(huì)花費(fèi)更多的時(shí)間和更高的價(jià)格。如果運(yùn)用3D打印技術(shù)，只需要一臺(tái)3D打印機(jī)和相應(yīng)的打印材料，就可以用幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間打印出精度高，復(fù)雜的模型。這樣會(huì)大大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期和開(kāi)發(fā)成本。隨著3D打印技術(shù)變得越來(lái)越成熟，3D打印機(jī)越來(lái)越普及價(jià)格也越來(lái)越低，好多企業(yè)和設(shè)計(jì)公司都會(huì)配備一臺(tái)3D打印機(jī)，甚至有一些3D打印公司專門針對(duì)家庭客戶，當(dāng)作是一個(gè)家電產(chǎn)品和玩具在銷售。設(shè)計(jì)師發(fā)明了3D打印，3D打印技術(shù)助力了工業(yè)設(shè)計(jì)，可以說(shuō)3D打印技術(shù)的出現(xiàn)會(huì)對(duì)制造業(yè)和工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)生根本性的影響，從目前的情況來(lái)看，3D打印技術(shù)已經(jīng)在改變著這些方面，比如用3D打印技術(shù)打印的房子，改善了一些特殊環(huán)境下人類的居住條件；用3D打印技術(shù)打印的人體器官，將會(huì)改變一直靠捐獻(xiàn)才能得到合適的人體器官的局面，讓更多有需要的人得到幫助，延長(zhǎng)了人類的壽命；用3D打印技術(shù)打印的衣服、飾品、鞋子等，這些打印產(chǎn)品的出現(xiàn)將會(huì)改變?nèi)祟惖纳罘绞健?/p>

3計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)與33D打印技術(shù)的結(jié)合

計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)與3D打印技術(shù)是相輔相成的，計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)為3D打印技術(shù)提供數(shù)據(jù)模型，3D打印技術(shù)讓計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)從虛擬變成了現(xiàn)實(shí)。工業(yè)設(shè)計(jì)把計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和3D打印技術(shù)很好地結(jié)合了起來(lái)，這種結(jié)合將會(huì)改變工業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)流程和方法，反過(guò)來(lái)，工業(yè)設(shè)計(jì)將使這兩項(xiàng)技術(shù)走向更遠(yuǎn)，得到更廣的運(yùn)用。

4總結(jié)

通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)和3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的簡(jiǎn)單介紹和分析，我們可以基本了解和掌握一些情況，計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)和3D打印技術(shù)應(yīng)用在了工業(yè)設(shè)計(jì)的哪些環(huán)節(jié)當(dāng)中，并起到了什么樣的作用，甚至我們可以去思考和聯(lián)想，未來(lái)的CAID和3D打印技術(shù)將會(huì)以什么樣的作用來(lái)影響工業(yè)設(shè)計(jì)。筆者通過(guò)介紹實(shí)際參加的設(shè)計(jì)案例更直觀地呈現(xiàn)了兩項(xiàng)技術(shù)在設(shè)計(jì)過(guò)程中的作用。筆者也相信，工業(yè)設(shè)計(jì)的領(lǐng)域?qū)?huì)更加廣闊，以人為本的設(shè)計(jì)理念將會(huì)涉及到各個(gè)行業(yè)，各個(gè)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)也會(huì)為工業(yè)設(shè)計(jì)拿來(lái)所用，以便促進(jìn)工業(yè)設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)流程和方法。只要我們擁有一種不斷創(chuàng)新的精神，相信未來(lái)中國(guó)的工業(yè)設(shè)計(jì)將會(huì)有更好的發(fā)展。

作者:郝建峰 單位:山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院

參考文獻(xiàn):

[1]何人可.工業(yè)設(shè)計(jì)史[M].北京:高等教育出版社,2010.

[2]潘云鶴,孫守遷,包恩偉.計(jì)算要機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào),1999,31(3).

[3]（美）利普森，（美）庫(kù)曼著，賽迪研究院專家編譯.3D打印:從想象到現(xiàn)實(shí)[M].北京:中信出版社,2013.