計算機輔助工業設計與3D打印技術探析

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工業設計已經由傳統的產品結構、形態、裝飾等方面，發展成一種具有創造性的活動，設計理念在不斷更新，已經關系到產品的整個生產周期。計算機技術在工業設計領域的輔助應用，對提高設計質量和效率具有重要意義。再加上因為計算機輔助工業設計應運而生的3d打印技術，可以有效縮短產品設計和研發周期，可以進一步提高工業生產效率。計算機輔助工業設計與3D打印技術關系計算機輔助工業設計與3D打印技術具有相輔相成關系，在實際應用中，計算機輔助工業設計可以為3D打印技術提供精確數據資料，同時3D打印技術又可以將計算機輔助工業設計效果圖轉變為實物，相互搭配使用不僅可以提高產品設計質量，還可以有效縮短產品設計所需的整個周期，使產品可以更快速地投入到市場中，提高產品在市場的競爭力。尤其是現在3D打印技術發展迅速，可以應用的領域不斷拓寬，可以根據需求利用3D打印技術來改善人類居住環境，或者是打印人體器官，解決醫學方面器官捐獻問題，對整個社會的發展具有重要意義。

計算機輔助工業設計分析

1.技術概述

計算機輔助工業設計主要針對工業設計領域的創造性活動，與傳統工業設計相比，無論是設計方法、設計質量、設計過程還是設計效率均發生了很大的變化，涉及了多媒體技術、CAD技術、人工智能技術、虛擬現實技術、模糊技術、敏捷制造以及人機工程等技術領域，具有很強的綜合性與系統性。

2.設計過程

產品設計流程基本上包括設計需求、市場調研、設計定位、設計草圖、設計效果圖、產品數據模型、產品實物模型以及產品量產等幾個階段。其中，可視化占據了較大的比重，在計算機輔助工業設計中應用比較多。以產品效果圖設計階段為例，一般會選擇應用Photoshop、Coreldraw、Illustrator等平面類軟件進行計算機輔助設計，實現二維效果圖的設計，并選擇應用Rhinoceros、Maya或3DMax等三維軟件完成計算機模型，對三維效果圖進行渲染。其中，在產品數據模型階段，可以選擇應用Pro/Engineer、CATLA以及SolidWorks等工程類軟件創建工程模型，作為產品實際生產的依據。

3.技術優勢

應用計算機輔助工業設計，與傳統工業設計手繪效果圖和手工制作模型相比所需時間更少，工作效率上具有明顯的優勢，并且設計結果也更為直觀和高效。現在計算機輔助設計已經得到了廣泛的應用，技術和軟件也逐漸成熟，尤其是現在計算機技術的快速更新和發展，帶來的軟硬件升級換代，計算機輔助設計已經實現了智能化、現代化與集中化。就發展趨勢來看，工業設計逐漸不需要花費太多精力和時間學習多種軟件建模和渲染技術，可以將更多精力集中到設計創造階段，提高產品設計綜合效果。

3D打印技術分析

1.技術原理

3D打印技術基礎為CAD/CAM技術、激光技術、機械工程、計算機數控技術、分層制造技術以及精密伺服驅動技術等，為一種先進的制造技術。將計算機三維數據模型確定為藍本，通過軟件將其分解成若干曾平面切面，然后通過數據控成型系統利用熱熔噴嘴和激光束等將可進行粘合的材料進行逐層堆積粘結，通過疊加成型，最終得到所需產品。

2.技術應用

(1)制作概念模型。工業設計中需要根據產品要求，反復制作各種作用和類型的零件與模型，與傳統制作技術相比，3D打印技術精度、強度以及成本等方面均具有更大優勢，可以更快速、精確地得到所需零件與模型，提高作業效率和質量。(2)所需工具制作。工業設計具有很強的創造性，不同的設計師在對不同產品進行設計時，均需要多種工具和器材來輔助，并且很多工具均由設計師根據個人要求自己制作的。這樣利用3D打印技術，便可以縮短工具打造所需時間，有更多精力去進行產品設計。同時，3D打印技術制作工具，還可以縮短時間，降低施工成本，所制造工具質量更輕，更加精密，可以完全滿足產品設計要求。(3)小批產品生產。應用3D打印技術可以實現小批量產品的生產，并且因為打印材料、方式多種多樣，與傳統制造工藝相比，生產所需時間和流程更少，還可以降低成本。就實際應用效果來看，還可以降低時間、空間、模具以及機床等因素的限制，完全可以根據需求來調整生產計劃，具有更高靈活性。充分掌握計算機輔助工業設計和3D打印技術特點，確定其應用方向，對應用過程進行優化分析，爭取充分發揮出其所具有的優勢，提高設計效果的同時，降低成本，進一步促進產品生產效率。

作者：于秉利