導語：計算機輔助工業(yè)設(shè)計與3D打印技術(shù)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：計算機輔助設(shè)計已經(jīng)在各行各業(yè)運用得如火如荼，工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域也不例外，計算機輔助工業(yè)設(shè)計早已作為一線設(shè)計師和各高校設(shè)計類專業(yè)學生的使用工具發(fā)揮著積極的作用。3d打印是伴隨著計算機輔助設(shè)計的發(fā)展而產(chǎn)生的，技術(shù)也已相當成熟。通過對計算機輔助工業(yè)設(shè)計和3D打印技術(shù)兩方面的簡單介紹及分析，得出結(jié)合這兩方面技術(shù)可以很好地運用在工業(yè)設(shè)計的實踐當中，提高設(shè)計效率、縮短設(shè)計周期，完美地呈現(xiàn)設(shè)計成品。

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

工業(yè)設(shè)計經(jīng)過一百多年的發(fā)展已經(jīng)從最開始的對批量生產(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、裝飾等的單個產(chǎn)品的設(shè)計發(fā)展到一種創(chuàng)造性活動，目的是為物品、過程、服務(wù)以及整個生命周期中構(gòu)成的系統(tǒng)的設(shè)計，這種設(shè)計將會對人類的生產(chǎn)生活方式產(chǎn)生更大更廣的影響。國內(nèi)的工業(yè)設(shè)計從八十年代開始，受工藝美術(shù)的影響較深，無論從設(shè)計方法還是表現(xiàn)技法等方面。到了九十年代，隨著中國改革開放的推進，國內(nèi)的生產(chǎn)制造技術(shù)和工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)都到了一個蓬勃發(fā)展的階段，而且出現(xiàn)了以計算機技術(shù)為支柱的信息技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計已經(jīng)被運用到設(shè)計、生產(chǎn)、制造等環(huán)節(jié)。這時也出現(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，被運用到很多領(lǐng)域，尤其是工業(yè)設(shè)計，設(shè)計師用3D打印技術(shù)打印設(shè)計的產(chǎn)品，縮短了產(chǎn)品設(shè)計的周期，省去了模型制造、審核的環(huán)節(jié)。通過計算機輔助工業(yè)設(shè)計和3D打印技術(shù)的結(jié)合，設(shè)計師可以很直觀地對設(shè)計的產(chǎn)品進行測試、審核、檢驗，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高了產(chǎn)品投入市場的速度。

1計算機輔助工業(yè)設(shè)計

計算機輔助工業(yè)設(shè)計，簡稱CAID（ComputerAidedIndustri-alDesign）,來源于計算機輔助設(shè)計（CAD-ComputerAidedDe-sign）,是專門針對工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的創(chuàng)造性活動而言的。CAID，即在計算機技術(shù)和工業(yè)設(shè)計相結(jié)合形成的系統(tǒng)支持下形成的，與傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計相比，CAID在設(shè)計方法、設(shè)計過程、設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率等各方面都發(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)實技術(shù)、敏捷制造、優(yōu)化技術(shù)、模糊技術(shù)、人機工程等許多信息技術(shù)領(lǐng)域，是一門綜合的交叉性學科。一個產(chǎn)品的設(shè)計流程大體包括:設(shè)計需求、市場調(diào)研、設(shè)計定位、草圖、效果圖、數(shù)據(jù)模型、實物模型、量產(chǎn)等階段。這其中可視化部分占了很大比重，也是在這一階段計算機輔助工業(yè)設(shè)計運用比較多。比如效果圖階段，會應(yīng)用一些平面類的軟件（Pho-toshop、Illustrator、Coreldraw）進行計算機輔助設(shè)計，做二維效果圖，用三維軟件（Rhinoceros、3DMax、Maya等）來做計算機模型，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)制造做準備。整個產(chǎn)品從創(chuàng)造設(shè)計到表現(xiàn)，運用計算輔助設(shè)計會比以前的手繪效果圖和手工制作模型節(jié)省很多時間，也更直觀、高效。用計算機輔助設(shè)計做設(shè)計表現(xiàn)的技術(shù)和軟件已經(jīng)相當成熟，尤其是伴隨著計算機硬件的升級換代和計算機輔助設(shè)計軟件的智能化、集中化，未來計算機會完美呈現(xiàn)設(shè)計者的設(shè)計構(gòu)想，不用去花費太多的精力和時間去學習各種軟件建模、渲染技術(shù)。這樣是技術(shù)對設(shè)計師的一種解放，讓設(shè)計師可以把更多的精力集中到設(shè)計創(chuàng)造階段。除了計算機輔助設(shè)計在設(shè)計表現(xiàn)方面的運用，我們應(yīng)該更大化地拓寬計算機輔助設(shè)計的層面，比如在設(shè)計的前期調(diào)研階段，可以運用計算機技術(shù)來進行信息的采集和分析，運用大數(shù)據(jù)來分析，幫助設(shè)計師進行設(shè)計定位，這樣的設(shè)計定位會更加準確可靠。還有設(shè)計過程中對產(chǎn)品的人機工程學分析，只要有了數(shù)據(jù)模型，我們可以通過計算機輔助設(shè)計技術(shù)，用人體數(shù)據(jù)庫對設(shè)計進行檢驗，提出更合理的人因工程分析數(shù)據(jù)，幫助設(shè)計師改進設(shè)計。這些都是計算機輔助設(shè)計技術(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

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀90年代中期，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機來實現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(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、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)計領(lǐng)域應(yīng)用的相對較多。傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計進行到最后階段會做一個手鈑模型，用來測試和檢驗設(shè)計的可行性和合理性。做手鈑模型一般要用一周時間，價格從幾千元到上萬元人民幣，而且做出來的模型精度還不高。如果要涉及到開模，做一套模具將會花費更多的時間和更高的價格。如果運用3D打印技術(shù)，只需要一臺3D打印機和相應(yīng)的打印材料，就可以用幾個小時的時間打印出精度高，復雜的模型。這樣會大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期和開發(fā)成本。隨著3D打印技術(shù)變得越來越成熟，3D打印機越來越普及價格也越來越低，好多企業(yè)和設(shè)計公司都會配備一臺3D打印機，甚至有一些3D打印公司專門針對家庭客戶，當作是一個家電產(chǎn)品和玩具在銷售。設(shè)計師發(fā)明了3D打印，3D打印技術(shù)助力了工業(yè)設(shè)計，可以說3D打印技術(shù)的出現(xiàn)會對制造業(yè)和工業(yè)設(shè)計產(chǎn)生根本性的影響，從目前的情況來看，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，將會改變一直靠捐獻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)將會改變?nèi)祟惖纳罘绞健?/p>

3計算機輔助工業(yè)設(shè)計與33D打印技術(shù)的結(jié)合

計算機輔助工業(yè)設(shè)計與3D打印技術(shù)是相輔相成的，計算機輔助工業(yè)設(shè)計為3D打印技術(shù)提供數(shù)據(jù)模型，3D打印技術(shù)讓計算機輔助工業(yè)設(shè)計從虛擬變成了現(xiàn)實。工業(yè)設(shè)計把計算機輔助設(shè)計和3D打印技術(shù)很好地結(jié)合了起來，這種結(jié)合將會改變工業(yè)設(shè)計的整個流程和方法，反過來，工業(yè)設(shè)計將使這兩項技術(shù)走向更遠，得到更廣的運用。

4總結(jié)

通過對計算機輔助工業(yè)設(shè)計和3D打印技術(shù)在工業(yè)設(shè)計中應(yīng)用的簡單介紹和分析，我們可以基本了解和掌握一些情況，計算機輔助工業(yè)設(shè)計和3D打印技術(shù)應(yīng)用在了工業(yè)設(shè)計的哪些環(huán)節(jié)當中，并起到了什么樣的作用，甚至我們可以去思考和聯(lián)想，未來的CAID和3D打印技術(shù)將會以什么樣的作用來影響工業(yè)設(shè)計。筆者通過介紹實際參加的設(shè)計案例更直觀地呈現(xiàn)了兩項技術(shù)在設(shè)計過程中的作用。筆者也相信，工業(yè)設(shè)計的領(lǐng)域?qū)訌V闊，以人為本的設(shè)計理念將會涉及到各個行業(yè)，各個領(lǐng)域的先進技術(shù)和經(jīng)驗也會為工業(yè)設(shè)計拿來所用，以便促進工業(yè)設(shè)計的開發(fā)流程和方法。只要我們擁有一種不斷創(chuàng)新的精神，相信未來中國的工業(yè)設(shè)計將會有更好的發(fā)展。

作者:郝建峰 單位:山西農(nóng)業(yè)大學信息學院

參考文獻:

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

[2]潘云鶴,孫守遷,包恩偉.計算要機輔助工業(yè)設(shè)計發(fā)展狀況與趨勢[J].計算機輔助設(shè)計與圖形學學報,1999,31(3).

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