計算機輔助工業(yè)設(shè)計與3D打印技術(shù)探析
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工業(yè)設(shè)計已經(jīng)由傳統(tǒng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、形態(tài)、裝飾等方面，發(fā)展成一種具有創(chuàng)造性的活動，設(shè)計理念在不斷更新，已經(jīng)關(guān)系到產(chǎn)品的整個生產(chǎn)周期。計算機技術(shù)在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的輔助應(yīng)用，對提高設(shè)計質(zhì)量和效率具有重要意義。再加上因為計算機輔助工業(yè)設(shè)計應(yīng)運而生的3d打印技術(shù)，可以有效縮短產(chǎn)品設(shè)計和研發(fā)周期，可以進一步提高工業(yè)生產(chǎn)效率。計算機輔助工業(yè)設(shè)計與3D打印技術(shù)關(guān)系計算機輔助工業(yè)設(shè)計與3D打印技術(shù)具有相輔相成關(guān)系，在實際應(yīng)用中，計算機輔助工業(yè)設(shè)計可以為3D打印技術(shù)提供精確數(shù)據(jù)資料，同時3D打印技術(shù)又可以將計算機輔助工業(yè)設(shè)計效果圖轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵨?，相互搭配使用不僅可以提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，還可以有效縮短產(chǎn)品設(shè)計所需的整個周期，使產(chǎn)品可以更快速地投入到市場中，提高產(chǎn)品在市場的競爭力。尤其是現(xiàn)在3D打印技術(shù)發(fā)展迅速，可以應(yīng)用的領(lǐng)域不斷拓寬，可以根據(jù)需求利用3D打印技術(shù)來改善人類居住環(huán)境，或者是打印人體器官，解決醫(yī)學(xué)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(shè)計分析
1.技術(shù)概述
計算機輔助工業(yè)設(shè)計主要針對工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的創(chuàng)造性活動，與傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計相比，無論是設(shè)計方法、設(shè)計質(zhì)量、設(shè)計過程還是設(shè)計效率均發(fā)生了很大的變化，涉及了多媒體技術(shù)、CAD技術(shù)、人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、模糊技術(shù)、敏捷制造以及人機工程等技術(shù)領(lǐng)域，具有很強的綜合性與系統(tǒng)性。
2.設(shè)計過程
產(chǎn)品設(shè)計流程基本上包括設(shè)計需求、市場調(diào)研、設(shè)計定位、設(shè)計草圖、設(shè)計效果圖、產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型、產(chǎn)品實物模型以及產(chǎn)品量產(chǎn)等幾個階段。其中，可視化占據(jù)了較大的比重，在計算機輔助工業(yè)設(shè)計中應(yīng)用比較多。以產(chǎn)品效果圖設(shè)計階段為例，一般會選擇應(yīng)用Photoshop、Coreldraw、Illustrator等平面類軟件進行計算機輔助設(shè)計，實現(xiàn)二維效果圖的設(shè)計，并選擇應(yīng)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(chǎn)品數(shù)據(jù)模型階段，可以選擇應(yīng)用Pro/Engineer、CATLA以及SolidWorks等工程類軟件創(chuàng)建工程模型，作為產(chǎn)品實際生產(chǎn)的依據(jù)。
3.技術(shù)優(yōu)勢
應(yīng)用計算機輔助工業(yè)設(shè)計，與傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)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(shè)計結(jié)果也更為直觀和高效?，F(xiàn)在計算機輔助設(shè)計已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，技術(shù)和軟件也逐漸成熟，尤其是現(xiàn)在計算機技術(shù)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(shè)計已經(jīng)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(shè)計逐漸不需要花費太多精力和時間學(xué)習(xí)多種軟件建模和渲染技術(shù)，可以將更多精力集中到設(shè)計創(chuàng)造階段，提高產(chǎn)品設(shè)計綜合效果。
3D打印技術(shù)分析
1.技術(shù)原理
3D打印技術(shù)基礎(chǔ)為CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、機械工程、計算機數(shù)控技術(shù)、分層制造技術(shù)以及精密伺服驅(qū)動技術(shù)等，為一種先進的制造技術(shù)。將計算機三維數(shù)據(jù)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(jù)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(jié)，通過疊加成型，最終得到所需產(chǎn)品。
2.技術(shù)應(yīng)用
(1)制作概念模型。工業(yè)設(shè)計中需要根據(jù)產(chǎn)品要求，反復(fù)制作各種作用和類型的零件與模型，與傳統(tǒng)制作技術(shù)相比，3D打印技術(shù)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(zhì)量。(2)所需工具制作。工業(yè)設(shè)計具有很強的創(chuàng)造性，不同的設(shè)計師在對不同產(chǎn)品進行設(shè)計時，均需要多種工具和器材來輔助，并且很多工具均由設(shè)計師根據(jù)個人要求自己制作的。這樣利用3D打印技術(shù)，便可以縮短工具打造所需時間，有更多精力去進行產(chǎn)品設(shè)計。同時，3D打印技術(shù)制作工具，還可以縮短時間，降低施工成本，所制造工具質(zhì)量更輕，更加精密，可以完全滿足產(chǎn)品設(shè)計要求。(3)小批產(chǎn)品生產(chǎn)。應(yīng)用3D打印技術(shù)可以實現(xiàn)小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)，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(chǎn)所需時間和流程更少，還可以降低成本。就實際應(yīng)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(jù)需求來調(diào)整生產(chǎn)計劃，具有更高靈活性。充分掌握計算機輔助工業(yè)設(shè)計和3D打印技術(shù)特點，確定其應(yīng)用方向，對應(yīng)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(shè)計效果的同時，降低成本，進一步促進產(chǎn)品生產(chǎn)效率。
作者：于秉利
