計算機輔助工業(yè)設計與3D打印技術探析

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工業(yè)設計已經由傳統(tǒng)的產品結構、形態(tài)、裝飾等方面，發(fā)展成一種具有創(chuàng)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(yè)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(yè)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(fā)周期，可以進一步提高工業(yè)生產效率。計算機輔助工業(yè)設計與3D打印技術關系計算機輔助工業(yè)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(yè)設計可以為3D打印技術提供精確數(shù)據資料，同時3D打印技術又可以將計算機輔助工業(yè)設計效果圖轉變?yōu)閷嵨?，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(xiàn)在3D打印技術發(fā)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(huán)境，或者是打印人體器官，解決醫(yī)學方面器官捐獻問題，對整個社會的發(fā)展具有重要意義。

計算機輔助工業(yè)設計分析

1.技術概述

計算機輔助工業(yè)設計主要針對工業(yè)設計領域的創(chuàng)造性活動，與傳統(tǒng)工業(yè)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(fā)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(xiàn)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(tǒng)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(shù)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(yè)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(xiàn)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(shù)據模型階段，可以選擇應用Pro/Engineer、CATLA以及SolidWorks等工程類軟件創(chuàng)建工程模型，作為產品實際生產的依據。

3.技術優(yōu)勢

應用計算機輔助工業(yè)設計，與傳統(tǒng)工業(yè)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(yōu)勢，并且設計結果也更為直觀和高效?，F(xiàn)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(xiàn)在計算機技術的快速更新和發(fā)展，帶來的軟硬件升級換代，計算機輔助設計已經實現(xiàn)了智能化、現(xiàn)代化與集中化。就發(fā)展趨勢來看，工業(yè)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(chuàng)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(shù)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(shù)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(shù)據控成型系統(tǒng)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(yè)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(tǒng)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(yōu)勢，可以更快速、精確地得到所需零件與模型，提高作業(yè)效率和質量。(2)所需工具制作。工業(yè)設計具有很強的創(chuàng)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(xiàn)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(tǒng)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(yè)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(yōu)化分析，爭取充分發(fā)揮出其所具有的優(yōu)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