摘要：当今时代的两个最显著的特点是世界经济一体化和以计算机为代表的信息技术的快速发展。如今产品的流程是“设计-制造-销售-回收”，生活中处处离不开设计。随着经济的飞速发展，人们在注重产品功能的同时更加注重产品的外观造型，由此，更加复杂的设计应运而生。为了让传统制造业更好地顺应时代发展，避免造成“新兴”的3D打印技术收效甚微和传统模具制造力不从心的尴尬局面，文章论述了3D打印技术方兴未艾的原因，重点分析了3D打印技术和传统模具制造的优势和不足，力求让二者能够互相依靠、共同发展，同时激发工业设计师的无限创造潜力。
关键词：工业设计；3D打印技术；传统模具制造；互补生存；创新
引言
传统模具制造在过去的几十年里，为加工制造业作出了巨大的贡献，所以又被称为“工业之母”。随着社会的不断发展和科学技术的不断进步，模具的局限性越来越被放大。传统制造领域正由减材制造逐渐转向增材制造，这也是技术进步的必然。增材制造就是我们所说的3D打印技术，在惊叹该技术的先进之余，其背后则是对人类所有创新技术的集成。特别是在强调以创新为核心竞争力的今天，创新力不足正是遏制我国工业设计发展的重要原因之一。本文阐述了在3D打印具有极大的优势又不够成熟之际，如何满足人们对产品的设计要求，如何同传统的模具制造工艺进行优势互补、协同发展。
13D打印技术分析
爱因斯坦说过：“想象力远比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切并推动着进步。想象才是知识进化的源泉。”科技创新带来了工业革命，技术创新推动了工业发展；发达国家凭借技术创新的优势成了工业革命的主力军，并在前两次工业革命中获取了巨大的经济利益和世界话语权。2013年7月21日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平考察东湖高新区。在光谷展示中心，习近平详细观看了光纤通讯、3D打印、生物质能源等创新成果展示；史玉升当天就3D打印技术的研发和应用向习近平总书记作了报告，事后他还不忘告诉员工：“总书记嘱咐我们，这个技术很重要，要抓紧产业化。”2012年3月，为重振美国经济和美国制造，奥巴马总统提出了建设全美制造业创新网络计划，并将3D打印确定为计划的方向之一。2012年4月，英国《经济学人》（TheEconomist）刊登了一篇名为《第三次工业革命》的封面文章，认为3D打印将与其他数字化生产模式一起推动实现第三次工业革命，并称这是“制造业未来的趋势”。3D打印技术，它颠覆了传统的模具制造加工工艺（减材制造技术），学术界将3D打印定义为增材制造技术，即快速成型技术的一种；它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
1.13D打印的优势
第一，制造复杂物品不增加成本（结构复杂几乎不影响成本）；第二，产品多样化不增加成本（创新力的提升，无需开模）；第三，无需组装（一体化打印）；第四，即时交付（个性化生产，减少库存）；第五，突破空间限制（增材制造）；第六，零技能制造（只需掌握3D打印机使用方法）；第七，便携制造（设备集成化较高，对生产地点和空间要求较低，节约土地资源）；第八，更加环保（基本没有工业垃圾）；第九，材料无限组合（将材料堆积黏合）；第十，精确的实体复制（数字文件保存到现实世界）；第十一，强大的连接功能（无需再次焊接）。3D打印技术采用加法式的整体制造方案，与传统经典技术相比，3D打印在产品功能、生产效率、制造成本等方面的优势十分显著，值得进行大力的产业化推广，以促使新一轮产业革命的发生。此外，3D打印技术势必会对传统制造工艺形成冲击。
1.23D打印的局限性
从目前3D打印技术的发展情况来看，其在打印速度、产品材料性能、打印材料的成本、操作的可访问性和安全性、成型精度、产品质量、技术研发、政策规划、产业基地以及人才支撑等方面还存在一系列问题，这些问题制约了3D打印技术的快速发展。具体表现：第一，加工速度慢；第二，耗材受限；第三，打印对象受限制；第四，单个成本高；第五，精度较差；第六，产品质量较差；第七，缺乏宏观的政策支持；第八，技术研发投入不足；第九，产业配套体系不全；第十，产业技术培训不足。由此说明3D打印技术无论是从技术层面还是政策支持层面都尚未发育成熟，这也是3D打印技术在短时间内无法取代传统制造工艺的根本原因。
2传统模具的局限性
在3D打印技术诞生之前，世界各地加工制造业都是以模具为生产主力。其优势体现在模具耐磨损而且经济实惠，大部分模具都采用钢制，有些甚至采集硬质合金制造，以传统注塑和冲压产品为主。制造时用建模软件，如PRO-E将模具图绘制出来，经过不断调整达到最终达成效果，并根据用户实际需求确认强度，不但精度较高，而且生产时间较为快速。但是，它的局限性也不容乐观，最突出的问题就是模具开发技术高、难度大。此外，根据加工产品的外观，模具开发难度也不同，越复杂的产品，开发费用越高，开模时间越长，加工成本也会有所增加；如果待加工的产品过于复杂，模具加工恐怕就难以实现，这在一定程度上制约了创新的生长。在科学技术飞速发展的今天，我们使用的物品势必会越来越便捷，在这便捷的背后是处理集成更加复杂的模块，模具显然不符合时代发展的要求。加上市场风险的影响，模具加工要进行数以万计的产品制造，才会降低产品的成本，因此，企业就要承担高额的损失风险。
33D打印与传统模具的未来
将市场风险降到最低，是我们一直以来努力的方向。新技术的发展总是要在实践中摸索前进，在这样一个革新的时代，未来的制造业会是以传统模具和3D打印协同发展，两种技术通过优势互补，互相融合的局面。对中小型企业而言，摸清市场规律，了解消费者个人需求，是其发展企业规模的关键因素。受到企业规模的限制，中小型企业在初期不可能通过扩大产品数量来降低生产成本，因此其面临着成本过高的生存问题。因为3D打印技术不但可以自由加工任意曲面的产品，还可以缩短企业的产品研发周期，他们可以在通过3D打印技术，根据消费者喜好自行打印产品，观察市场动态，后期则可选择是否通过大批量生产以达到发展公司规模的目的。模具开发技术高、难度大的问题也可以通过3D打印技术解决，这样既解决了3D打印目前不适合大批量生产的情况，又降低了市场风险，两种技术的优势互补、相互合作是符合时代发展的要求的。
4结语
任何一项创新都是想象力的结晶，科学发现如此，技术发明如此，更重要的商业化应用亦如此。3D打印的出现很大程度上打开了我国创新的大门，工业设计的局限性得以突破。一个国家的工业设计水平代表的是这个国家工业的先进程度，因此，通过3D打印激发想论文发表象力，通过3D打印与模具制造的协同发展完善彼此，没有谁取代谁，只有优势互补、融合，才能推动时代的发展、科学的进步。
作者：张昊 单位：大连工业大学艺术与信息工程学院
