醫療器械工業設計精選(九篇)

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第1篇：醫療器械工業設計范文

【關鍵詞】工業設計；現代企業；應用

【Abstract】Based on the connotation and characteristics of industrial design are summarized， analysis of the role of industrial designers in modern enterprises， summarizes the concrete application of industrial design in the modern enterprises， provide a source of energy for the rapid development of modern enterprises.

【Key words】Industrial Design；Modern Enterprise；Application

設計無處不在，來源于我們的生活，緊密聯系不可分割。我們日常生活中所使用的餐飲用具，學習使用的辦公用品，家庭生活所使用的各類電器，出行旅游的交通工具，工人師傅操作的大型機械，醫院的醫療器械設備等，它們都隸屬于工業設計領域。隨著近幾年科技水平的不斷提升和經濟的飛速發展，工業設計這個名詞逐漸地受到市場以及各企業的重視，扮演著愈來愈重要的角色。

1 工業設計的內涵及特點

1.1 工業設計的內涵

國際工業設計協會聯合會關于工業設計的最新定義是：工業設計是一種創造性的活動， 其目的是為物品、過程、服務以及它們在整個生命周期中構成的系統建立起多方面的品質[1]。廣義的工業設計幾乎包括我們生活中的所有設計的全部內容。而狹義的工業設計是指針對所有工業產品的設計，從社會、經濟、技術、審美的角度進行綜合考慮，既要保證實現產品的功能，又要符合消費者購買心理從而達到美觀，在企業中還要優先考慮加工制造成本等方面的問題。工業設計的任務就是根據社會需要，充分利用各種材料、技術條件和科技成果，注重產品與人之間的關系，在確定外觀質量過程中與工程技術人員密切合作，使產品的物質功能和精神功能不斷為消費者帶來更大的使用價值和經濟效益。

1.2 工業設計的特點

工業設計是一個多領域融合、多個學科交叉的學科，它的核心是產品設計。工業設計是一項富含創造性、創新性的活動，通過產品、服務、品質等方便人們生活，促進了技術的不斷創新，同時，增強了社會經濟文化交流。工業設計，其中涉及到人機工程學、設計心理學、設計符號學、人體美學等學科的知識，重在運用。因此，不難想到，工業設計與現代企業是相互聯系、相互作用的。市場上的大多產品，都是企業批量生產的，通過企業產品的市場調研、產品的設計開發、產品測試、批量生產、最后的售后服務這一流程，每一個階段都和工業設計息息相關，發揮著不容忽視的作用。

工業設計是隨著社會的發展、科學的進步，人類進入到現代社會而發展起來的一門新興學科。它的職能和使命是發現市場需求，從現有物質技術條件出發，與各相關方面及專家合作，努力滿足市場需求，并創造市場需求，使工業產品在物質功能和精神功能上以最佳狀態結合，適應市場需求，努力使消費者和制造商雙方都能滿意。它是企業增強市場競爭力的關鍵環節之一，是豐富社會物質文化生活的一個重要方面。

2 企業中的工業設計師

2.1 工業設計師在企業中的角色

隨著近幾年國家對工業設計的重視度漸漸提高，工業設計師這個稱呼開始在社會各界傳播開來，嚴格意義上講，我國目前還沒有工業設計師這一職稱認證。產品的銷量、滿意度和設計是分不開的，從產品的開發到批量生產再到上市，這個過程不是設計師一個人可以獨攬的，每個企業都會有一個專門的部門或者團隊負責產品的設計，其他部門積極配合才能實現產品的順利生產。

企業會不定時的從市場上調研獲取真實的客戶需求，積極聽取消費者的心聲，掌握發展方向，產品調研也是產品設計中重要的環節。產品調研不僅僅是對自身產品的用戶調查，還包括其他國內外競爭產品的對比分析，從而做好產品定位，為產品設計階段打下基礎。用戶數據的收集之后，工業設計師不能憑空想象去進行產品設計，材料的選取應用、結構的合理性、技術是否可以實現、在大型加工中模具的開模成本等等，很多時候需要結構工程師、技術員協助去完成，不斷的交流溝通有利于產品的實現。前期的大量調研工作就是從消費者的角度為設計師提品功能、操作環境、價格區間等資料，而在產品的批量加工生產上，企業會希望可以節省工序，減少材料的浪費及加工成本。大多時候我們在大學期間的所設計的產品，來源于設計者本人的想象力，外觀十分漂亮、富含產品語義、功能豐富，但是在實際開模生產中是不能實現或者成本巨高的。遇到這樣的情況會要求設計師進行再設計，這樣的話會增加人力物力的投入，設計成本會大大提高，所以學校的“設計師”和企業的“設計師”是有很大區別的。

當下工業設計用到的產品設計軟件有有犀牛、SOLIDWORKS、Pro/ENGINEER、UG、Alias等等，軟件是設計師用來表達設計創意的工具，考驗設計師的往往是設計思維、設計創意。在高校工業設計專業學生的培養上，同樣要加大設計思路、設計創新的培養。鼓勵積極參與企業實踐，拓展知識面，重在理論與實際相結合，這樣可以更好地與企業人才需求掛鉤。

2.2 工業設計師在企業中的作用

工業設計在企業中的作用是通過工業設計師來完成的。美國工業設計協會在對工業設計師的定義中指出： 工業設計師特別注重人的特征、需求和興趣，對視覺、觸覺、安全、使用標準等各方面有詳細的了解[2]。工業設計師就是把對這些方面的考慮與生產過程中的技術要求，包括銷售、\輸和維修等有機地結合起來。他們是在保護公眾的安全和利益、尊重現實環境和遵守職業道德以及責任感的指導下進行工作的。工業設計師設計的特點是在一定程度地考慮產品的使用功能之外，更加重視使用者的生理和心理需求，在開展設計時，不只是單純地為產品功能而設計，而是首先將產品置于人―產品―環境―社會四者有機聯系的系統之中來審視，使產品除了使用功能、技術性能之外，還具有鮮明的個性特征、舒適的操作體驗，而且可以為使用者帶來自豪感。 工業設計師在企業中受企業戰略、經營、銷售、市場定位以及企業技術、工藝、資源等因素的影響，存在一定的局限性。

在國際市場的不斷沖擊下，對于企業來說更多的是要求向國際化標準看齊，做到在眾多企業中脫穎而出，就必須融入企業別具一格的的產品風格或某種設計元素，其實說的就是產品的設計水平。目前體驗式經濟的飛速發展，服務業的蓬勃發展，也為工業設計提供了新思路。網絡購物、在線交易等等圍繞著我們，讓我們的生活更加便捷，APP的應用潛力當下還未完全開發出來，市場要求我們設計師在用戶體驗上斟酌、下功夫，去贏得消費者的喜愛。美觀實用的交互式界面設計已經成為設計界一個熱議的話題，實現人機完美對話，不再是以前的僅僅實現功能那么單一了。

3 工業設計在現代企業中的應用

當下更多的企業開始重視工業設計，證實了工業設計存在的必要性，但是每個企業對工業設計在企業中的定位是大不相同的。不難理解，這是由各企業對工業設計的需求度來決定的，同樣，領導階層對于工業設計的認識也會影響到工業設計的地位。

3.1 工業設計為現代企業提供有實效的設計管理

在以前企業傳統的設計幾乎是設計師承擔了絕大部分的設計任務，但是在今天，市場經濟的快速發展、科技的不斷創新、生活方式的轉變等對企業、對工業設計也提出了高標準和高要求。在現代企業中，特別是一個產品的研發，不是設計師或者設計部門就可以單獨完成的，需要其他部門的協助與合作。合理的設計管理，是企業提升產品開發速率和有效質量的重要措施，有利于企業的發展規劃。我們可以發現，大多數企業的產品在一定程度上是具有繼承性的，或者說是連續性，比如說蘋果手機其產品設計延續了自身的一貫特征，用戶會和上一代產品進行對比、討論。

3.2 工業設計為現代企業提供全面的創新服務

設計需要創新，為人們生活服務，可以改變人們的生活方式，企業也是一樣，需要創新。隨著社會經濟的發展，人們生活水平的提高，設計師對周圍發生的變化會有所察覺，調研考察市場。根據獲取的有效信息、深刻分析，對企業的產品進行調整，探索企業的創新道路，才能讓企業獲取更多的收益。因此，設計師的創新會間接影響到企業的創新，這與企業的決策者、管理層是不可分離的。企業的創新大多會通過工業設計來實現，當下市場需求的多樣化，促進企業產品的多元化、設計創意，為企業提供了新的發展空間和方向。根據實際的市場需求情況，提出合理的市場定位，利用工業設計可以提供性價比較高的產品來迎合市場發展需求，有效地協調市場、企業、消費者三者之間的關系形成“可持續”。躋身國際家電市場前列的海爾集團，牢牢抓住消費者的需求，新穎個性的冰箱產品設計，方便人們日常生活并能得到滿足[3]。工業設計考慮產品的外觀審美、設計合理性、使用安全性、操作簡易性等許多問題，具有別樣美的產品往往可以給企業塑造良好的品牌形象，更多的可以櫧笠蕩叢旄郊蛹壑怠M時，在現實生活中人們往往不會很認真閱讀密密麻麻的使用說明書，因此，簡便易懂的人機界面設計、產品語義、產品符號愈來愈受到市場的青睞，不僅僅是最新的科學技術作為硬件支撐，還有藝術的完美體現和情感融入。

3.3 工業設計為現代企業提供多方位的形象宣傳

我們在日常生活中，對于一些企業的品牌形象印象深刻，比如餐飲行業海底撈、服裝行業以純、鞋類品牌耐克等等。當然，每個企業給用戶腦海中留下的企業形象是不同的，但卻是尤為重要。成功的品牌打造，代表著是企業知名度的提升，預示著漸漸獲得消費者的認可，從長遠利益來講價值很高。打造優秀的企業形象，這不僅僅要求企業從自身去塑造企業形象，更需要經過市場的檢驗、用戶的檢驗。在宣傳力度上，工業設計提供的不僅僅是實際生產的產品，還有宣傳冊、海報、網站界面設計、APP交互設計，是現代企業必須重視的問題。智能手機時代的來臨，網絡交易平臺的建立，對各企業的宣傳提出了新要求。工業設計的作用是不容忽視的，設計方風格要和企業形象始終保持一致，產品的外觀、細節、品位等元素必須迎合消費者的需求。這樣消費者才愿意為品牌去買單。

4 結論

近幾年，工業設計逐漸受到國家和企業的關注和重視，工業設計在企業中的應用越來越得到認可。我國是工業制造大國，提倡走打造自我品牌的道路，鼓勵企業大膽創新，引進優秀的創新型人才，增強自我綜合實力。企業產品創新和品牌塑造，更多地需要借助工業設計來實現。工業設計就是客戶與企業生產的紐帶：客戶的需求與產品實現依靠工業設計來傳達給生產企業，而企業通過工業設計反饋信息給客戶[4]。工業設計就像是企業的得力助手，設計未生產的產品，研究未實現的功能，給產品的批量生產奠定了良好的基礎。

【參考文獻】

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第2篇：醫療器械工業設計范文

摘要：

介紹了熔融沉積成型（FDM）原理及所需材料要求，詳細闡述了國內外FDM用丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料、聚乳酸、聚碳酸酯的研究進展，展望了其發展前景。

關鍵詞：

熔融沉積成型；ABS；聚乳酸；聚碳酸酯

3D打印是一種以設計的3D模型為基礎，利用打印設備逐層增加材料來構造三維實物的快速成型技術[1]。它集成了CAD（計算機輔助設計）/CAM（計算機輔助制造）、機電控制和材料科學等方面的技術，被譽為“第三次工業革命”的核心技術。目前比較成熟的快速成型工藝有：光固化立體造型、疊層實體制造、選擇性激光燒結、熔融沉積成型。與其他快速成型工藝相比，FDM操作簡便，安全無毒，成型效率高，成型設備價格低，發展極為迅速。目前FDM系統在全世界已使用的快速成型系統中約占1/3。材料是熔融沉積成型的重要基礎，具有可黏合性的高分子材料是FDM工藝最常用的材料，它的發展速度制約熔融沉積成型的進一步發展。本文重點介紹了丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料、聚乳酸、聚碳酸酯3類高分子材料用于FDM工藝的研究進展，為熔融沉積成型進一步發展提供理論基礎。

1FDM工藝概述

1.1FDM工藝工作原理

首先用加熱裝置將絲狀（直徑約2mm）熱塑性材料加熱熔化，給材料合適的壓力將熔融態材料從微細噴嘴（直徑一般為0.2~0.6mm[2]）中擠出，噴頭根據計算機設定的模型截面信息運動，將擠壓出的熔融態絲材涂覆在工作臺的制件基座的指定位置，并快速冷卻固化，一個層面沉積完成后，工作臺按設定的增量下降一個層的厚度，再繼續熔融沉積，循環往復，直至完成整個實體制造。

1.2FDM材料的性能要求

根據FDM工藝原理及特點，所用高分子材料應滿足以下性能要求[3–5]：①材料的制絲要求高分子材料在使用前，要經螺桿擠出機加工成直徑約2mm的單絲，因此材料必須能夠擠出成型。單絲要求表面光澤、直徑均勻、內部無中空，在常溫下應具有良好的柔韌性，不會被輕易折斷。②材料的收縮率線材經熔融擠出后在工作臺上快速固化，但若成型材料收縮率大，固化時的體積收縮就會在制品中產生更大的內應力，進而使制品翹曲變形，甚至導致制品開裂，以至成形失敗。材料的收縮率是影響制品外形質量最重要的因素之一，FDM工藝要求成型材料的收縮率越小越好。③材料的機械性能絲狀進料方式要求料絲具有較好的力學性能，這樣在摩擦輪的牽引和驅動力作用下才不會發生斷絲和彎曲現象。由于料絲在加熱裝置內還起到活塞推進作用，為提高其抗失穩性能，料絲必須具有足夠的彈性模量。④材料的流動性為將熔融態的絲材從噴嘴中順利擠出，要求所用材料在熔融態時具有較好的流動性。流動性差的材料產生的阻力大，難以擠出；流動性太好的材料擠出后難以控制，發生流涎，并造成每一次循環的起始與停止時，擠出物料不均勻。

2FDM用高分子材料研究進展

2.1ABS

ABS是目前使用最多、應用最早的高分子打印線材。它綜合了丁二烯、苯乙烯和丙烯腈各自的優良性能，具有良好的力學性能，易加工，廣泛應用于汽車、紡織、電子電器和建筑等領域[6]。但ABS也存在一些缺點：較大的收縮率，制品易收縮變形，易發生層間剝離及翹曲等現象；耐熱變形性較差；打印過程中有異味產生。為改善ABS打印的成型質量，國內外學者在ABS改性方面做了很多工作。

2.1.1國外

M.L.Shofner等[7]用VGCFs（氣相生長碳纖維）填充ABS，制備用于FDM工藝的復合材料，研究了填充VGCFs對ABS機械性能的影響。結果表明，加入VGCFs能提高ABS的拉伸強度和模量，但是流動性會變差。美國的Stratasys是世界上最大的3D打印材料公司，它新推出了一款ABS材料ABS–M30i。與標準的StratasysABS相比，ABS–M30i的力學性能有較大的提高，并且層間黏合強度大幅提升，擴大了ABS的應用范圍[8]。Stratasys公司的第2代數碼ABS2，這種新型材料可通過FDM技術制備薄壁電子器件，且具有良好的熱穩定性和尺寸穩定性[9]。美國3DXTech公司利用多壁碳納米管對純ABS樹脂進行改性，制備出新型FDM用ABS材料——3DXNanoESD，可用于打印汽車、電子器件用關鍵零件，以及需要靜電放電（ESD）保護的器件。

2.1.2國內

仲偉虹等[10]利用短切玻璃纖維對ABS進行改性，研究了短切玻璃纖維含量對ABS機械性能的影響。結果表明，加入短切玻璃纖維，ABS材料的收縮率變小，解決了ABS制品易收縮變形的問題，同時材料強度、硬度大幅提升，但會使材料韌性變差。加入增韌劑和增容劑很好地解決了這一問題，提高了ABS復合材料的韌性，從而使短切玻璃纖維改性的ABS材料適合于FDM工藝。方祿輝等[11]將ABS與熱塑材料苯乙烯–丁二烯–苯乙烯共聚物（SBS）進行熔融共混，制備用于FDM工藝的功能材料，研究了SBS結構及其含量對ABS/SBS共混物各性能的影響。結果表明，加入熱塑材料SBS，ABS的流動性明顯提高，韌性變好，低頻下熔體強度高，對剪切頻率依賴變弱，較好地適用于FDM工藝對ABS材料流動性和力學性能的要求。聶富強等[12]發明并公布了一種ABS線材的制備方法。首先將聚丁二烯橡膠剪碎溶在苯乙烯中，然后加入丙烯腈單體和稀釋劑后攪拌成均相，再加入引發劑，在一定溫度下連續本體聚合后獲得可用于FDM工藝的ABS。利用優化后的制備方法成功制備了ABS，且制備的ABS耐熱性好、抗沖擊強度高。黃旭輝等[13]公開了一種3D打印用ABS材料，材料為核殼結構，核體為改性的ABS材料，殼體為聚砜（PSF）材料。通過將材料制備成核殼結構，材料同時具有ABS的高韌性和PSF的高耐熱性和成型收縮率小等優勢，取長補短。在ABS材料內添加抗沖擊改性劑來增強材料的彎曲強度和壓縮強度，改善力學性能；利用小粒度的碳纖維增強材料包裹有機倍半硅氧烷增加材料之間的界面，更好地結合ABS材料與PSF材料，解決了復合材料界面結合力較弱的問題，擴大了ABS材料的使用范圍。

2.2聚乳酸

聚乳酸是以玉米或甘蔗為原料，經過發酵制成乳酸，最終轉化為聚乳酸[14]。聚乳酸具有良好的光澤性、延展性、降解性、生物相容性，打印的制品硬度好，色彩鮮艷，透明富有光澤，外觀細膩，打印過程中不產生難聞氣味，是3D打印最好的原材料[15]。聚乳酸的缺點也同樣明顯，其韌性和抗沖擊強度較差，打印制品脆性大，強度較低，尺寸穩定性差，不能抵抗溫度變化，當溫度超過50℃就會變形，限制了其使用范圍[16–18]。為此，國內外學者做了很多工作來改善聚乳酸的性能。

2.2.1國外

D.Drummer等[19]將磷酸鈣與聚乳酸復合，通過FDM技術制備組織工程和頜面外科用材料，研究了噴嘴溫度對復合材料力學性能的影響。結果表明，噴嘴溫度為225℃時，復合材料的模量為3122N/mm2，力學性能最好，而溫度為235℃時，所得復合材料具有最低的拉伸強度和斷裂伸長率。德國FKuRKunststoff公司與荷蘭Helian公司合作，制備出用于FDM的高性能PLA材料，該材料通過加入天然纖維來提高PLA的強度和尺寸穩定性。荷蘭Colorfabb公司最近開發出兩款新型PLA材料，具有木質效果的WoodFillFine和仿竹子的BambooFill。隨后，Colorfabb公司又推出一款獨特的PLA線材——具有軟木效果的CorkFill。與傳統的木材相比，新型纖維增強PLA材料打印的制品外觀獨特，具有很好的木質效果，并且沒有設計限制[20–21]。日本JSR公司推出一系列高性能PLA線材，命名為FABRIAL。此系列產品強度高，韌性好，加工過程中不易折斷，制品穩定性好，可用于制造最終產品，有效解決了PLA材料打印制品脆性大、強度較低等問題，擴展了制品的用途。今后該公司將充實產品種類，推出具有特殊性能的產品，以滿足多種用途需求[22]。

2.2.2國內

譚志勇等[23]將一種環氧類大分子擴鏈劑與PLA樹脂進行共混，研究擴鏈劑用量對PLA相對分子質量的影響，以及熱處理時間和溫度對共混物機械性能和結晶性的影響。結果表明：擴鏈劑中的環氧基團與PLA中的端羥基、羧基發生反應，PLA的相對分子質量大幅提升；選擇合適的條件進行熱處理可以使PLA及其共混物結晶，PLA的強度和尺寸穩定性均得到了提高。鄢國強等[24]發明并公布了一種適用于FDM技術的改性聚乳酸復合材料，將PLA、擴鏈劑、增韌劑、分散劑等經高速混合機混合后，利用擠出機擠出拉絲得到線材。與純PLA相比，該材料具有良好的柔韌性，同時沖擊強度、耐熱性和斷裂伸長率得到了較大的提高，將該復合材料用于FDM技術，成品具有表面光潔、尺寸穩定等優點。陳慶等人[25]發明并公布了一種FDM工藝用聚乳酸材料及其制備方法。該方法利用低溫粉碎混合反應技術改性PLA，改性后的PLA材料機械性能和熱變形溫度大幅提升，擴大了PLA材料的使用范圍。增韌改性后的PLA材料打印溫度為200~240℃，打印過程中材料收縮率小，無氣味，打印過程流暢，制品尺寸穩定，富有光澤。

2.3聚碳酸酯

PC是一種分子鏈中含有碳酸酯基的熱塑性樹脂。它性能優良，是目前使用最多的熱塑性工程塑料之一[26–27]。PC幾乎具備了工程塑料的所有優良特性，抗沖擊性能好、無味、耐高溫、抗彎曲、強度高，此外還具有良好的阻燃特性，可用于FDM工藝制備高強度產品[28]。但PC也存在一些缺點：顏色單一，著色性能不理想；PC中含有致癌物質雙酚A，在高溫下會析出，影響人體健康；價格相對較高；打印溫度過高（超過300℃），不適用大多數的桌面3D打印機。

2.3.1國外

Stratasys是世界上第一家推出PC線材的3D打印公司。用該線材生產的產品強度高，耐熱性好，最高可耐145℃。隨后，Stratasys公司開發了工程材料PC/ABS。PC/ABS同時具有PC的高強度以及ABS的高韌性，力學性能大幅提升，使用該材料配合FORTUS設備制作的產品性能更佳。隨后，Stratasys公司又推出了Polycarbonate–ISO（PC–ISO）材料。PC–ISO[29]是FDM技術可采用的材料中強度最高、耐熱性最好的生物相容性材料。它通過γ射線、環氧乙烷進行殺菌并且符合ISO10993和美國藥典塑料VI級標準，具備PC的所有性能，又具有良好的生物相容性，廣泛應用于食品包裝行業及醫療器械行業。

2.3.2國內

2014年，廣州傲趣電子科技有限公司公布了一種高性能PC線材。此種線材用拜耳公司生產的食品級PC原料制作，可用于FDM工藝。該線材打印過程平臺溫度為120~150℃，噴嘴溫度為255~280℃，流動性好，制品強度高，外觀光澤細膩，尺寸精度高，不含雙酚A，有效解決了PC材料的致癌問題。2015年，來自上海的3D打印材料制造商Polymaker與先進化學材料開發商Covestro（前身為拜耳材料科技）聯手，共同開發出了兩款專門針對桌面3D打印機的全新聚碳酸酯3D打印線材——PolymakerPC–Plus和PolymakerPC–Max。這兩款線材經過特殊配方已經將打印溫度從300~320℃下降到250~270℃，有效解決了PC材料難以用于桌面3D打印機的問題，打印溫度的降低同時也減少了在打印過程中出現翹曲或變形的可能性。管國虎等[30]公布了一種FDM用芳香族聚酯材料及其制備方法。該發明首先將芳香族聚酯加入芳香族聚碳酸酯中進行共混改性，然后將共混物加工成細條狀，再用適當劑量的電子束輻射使其發生一定程度的交聯。該方法保持材料熔融加工性能的同時又達到了本體增強的目的。改性后的材料抗沖擊性大大提高，使芳香族聚碳酸酯具有更加廣闊的應用。

3展望

FDM技術相對于其他快速成型技術，由于具有成型速度較快，產品性能好、易清潔，后處理簡單，設備體積小、易維護等優點，因而將會有更廣泛的應用。經國內外學者的共同努力，FDM技術最常用的ABS、PLA和PC材料的性能大大提高，為FDM技術的廣泛應用奠定了基礎。目前國內有能力生產用于FDM技術的絲材的企業較少，且產品較國外有較大差距。因此，今后應加大對3D打印企業的資金支持，鼓勵技術革新，研發高質量產品，縮小與國外的差距，促進我國3D打印產業的發展。

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