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3d美术设计十篇

时间：2023-10-20 17:32:38

3d美术设计

3d美术设计篇1

3D打印技术，是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。与传统制造业通过模具、车铣等机械加工方式对原材料进行定型、切削以最终生产成品不同，3D打印将三维实体变为若干个二维平面，通过对材料处理并逐层叠加进行生产，大大降低了制造的复杂度。这种数字化制造模式不需要复杂的工艺、不需要庞大的机床、不需要众多的人力，直接从计算机图形数据中便可生成任何形状的零件，使生产制造得以向更广的生产人群范围延伸。以一个手电筒为例，3D打印机能通过电脑将手电筒进行立体扫描，创建三维设计图，之后对这个立体原型进行“切片”，分成一层一层的，打印机将原材料按照设计图一层一层地“喷”上去，直到最终造出一个手电筒来，只不过3D打印机喷出的不是墨粉，而是融化的树脂、金属或者陶瓷等材料。

3D打印起源于19世纪末美国研究的“快速成型”——照相雕塑和地貌成形技术，并在20世纪80年代得以发展和推广。中国物联网校企联盟把它称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。三维打印通常是采用数字技术材料打印机来实现。3D打印的原理是：把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。打印出的产品，可以即时使用。

3D打印具有如下优点：

（1）3D打印成为工业化力量。3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本，成为工业化的重要力量。（2）3D打印开始治病救人。因为3D打印产品可以根据确切体型匹配定制，通过3D打印制造的医疗植入物将提高你身边一些人的生活质量。这种技术已被应用于制造更好的钛质骨植入物、义肢以及矫正设备。（3）定制化成为常态。通过3D打印技术，创新公司根据用户对产品确切的具体信息进行定制，通过3D打印制造并直接将产品送到用户的家门口。（4）产品创新速度加快。由于运用3D打印的快速原型制造技术能够缩短把产品概念转化为成熟产品设计的时间，设计人员将能够专注于产品的功能，使他们能够在设计的早期阶段就打印出原型产品、进行修改以及重新打印等等，从而加速创新，其结果将是更好的产品以及更快的设计速度。（5）3D打印开始广泛应用于电影工业。由于3D打印是一种快速成型技术，对于制作复杂电影道具具有成本低、时间快的优势，高仿真的电影道具已经使用了3D打印技术来制作面具模型、汽车模型和其他功能性道具。

美国和欧洲在3D打印技术的研发及推广应用方面处于领先地位。美国是全球3D打印技术和应用的领导者，欧洲十分重视对3D打印技术的研发应用。除欧美外，其他国家也在不断加强3D打印技术的研发及应用。澳大利亚在2013年制定了金属3D打印技术路线；南非正在扶持基于激光的大型3D打印机器的开发；日本着力推动3D打印技术的推广应用；中国3D打印设计服务市场快速增长，已有几家企业利用3D打印制造技术生产设备和提供服务。据美国消费者电子协会最新的年度报告显示，随着汽车、航空航天、工业和医疗保健等领域市场需求的增加，3D打印服务的社会需求量将逐年增长，有望从2011年的17亿美元增长至2017年的50亿美元。

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如何有效地将3D打印机应用到美术课堂教学中，笔者做了些研究和探讨。

一、利用3D打印技术激发学生学习美术的兴趣

爱因斯坦说：“兴趣是最好的老师。”好奇是学生的天性，尤其是小学生对新鲜事物会产生独特的兴趣。通过3D打印技术激发起学生的兴趣，学生才愿意走进美术的世界，才会有进行美术创作的意愿和动力。在教学《颜色》一课时，以前学生觉得色彩调配是一件枯燥无味的事情，不愿意进行深入的研究和创作学习。现在老师可以首先利用3D打印机打印出学生熟悉的造型，比如大圣归来，学生看到这个造型时，很感兴趣，心里都会有想获得这个造型的欲望，此时，老师顺势利导，利用这个造型为项目的开端，给大圣归来涂色。为了圆满地完成这个项目，学生主动地去探索哪种颜色和哪种颜色进行混合成怎样的第三种颜色，了解和掌握配色的奥秘和讨论颜色的分配和分布。从一开始的“要我学”变成了“我要学”，将孩子们引进了探究颜色之美妙的世界。

二、利用3D打印技术培养学生在美术上的创造能力

Made in China（中国制造）几乎是我国面前的标志，Created in China（中国创造）将是今后国家努力的方向。学生们当然应该有这方面的担当。美术课堂是培养孩子创造能力的重要场所，美术不仅仅要让学生懂得美理解美，更要让学生来创造美，而3D打印技术则是引领学生创造美的翅膀。笔者在教学《我设计的船》《我设计的车》的时候，不再满足于模仿现实中的船和车，鼓励让学生发挥想象力，将船、车、飞机等结合起来进行创作。学生先进行构思创意，接着利用3D建模软件设计出未来的船和车外形，最终通过3D打印机打印出来。在这个项目中，学生的创造力在3D打印机的诱惑下自然地流淌。有人设计出了外形奇特的飞船，可以在宇宙之间任意畅游；有人设计出了多功能的运输车，可以运输各种各样的物品；有人设计出了可以飞的警车，这样罪犯们就无处可逃。学生们看到自己设计的成品，充满了成就感，在这样的项目中，学生的创造潜质得到了充分的挖掘和发挥。布鲁纳说，教师的工作，主要的不是向学生提供一个任人模仿的典范，更重要的是，他能成为学生心中的对话人之一。这时候，3D打印机就是孩子心中的对话人。

三、利用3D打印技术塑造美术课堂上无法呈现的物体或场景

在美术课程的教学中，有些内容比较抽象，很难用语言或者图片来表达清楚。这时借助于3D模型或者3D建模软件，就可以让学生亲身体验其内涵。爱因斯坦说：“把所学的东西都忘了，剩下的就是教育”。剩下的一定有学生在课堂上得体验。在教学《远古的动物》《海洋生物》这一类课时，笔者借助于3D打印将远古动物、海洋生物打印出模型，学生能很形象具体的观察到其构造和形态，对于理解课程内容起到了决定性的作用。再比如在教学《美丽的园林》时，教师可以利用IME3D软件中自带的模型库，学生设计出各种不同风格的园林，在这个过程中，学生不仅感受到园林的美丽，更激发学生去追求美、创造美。

四、利用3D打印技术将美术与其他学科进行融合教育

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关键词：3D打印；工业设计；应用；影响

一、3D打印技术

（一）3D打印技术原理。3D打印技术最早称为快速成形技术或快速原型制造技术，是在当代CAD/CAM技术、机械工程、分层制造技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的一种先进制造技术。它是以计算机三维数字模型为蓝本，用软件将其分解成若干层平面切片，然后由数控成型系统利用激光束、热熔喷嘴等方式将可粘合材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出产品。

（二）3D打印技术的常见细分类别及可使用材料。常见的3D打印技术根据成型技术的不同可以分为下表几个类别：

（三）3D打印的优势。3D打印技术是大批量生产形式向小批量、个性化生产形式发展的引领技术，其突出优势在于生产结构、外观复杂的物品而不增加成本、多样化不增加成本，在于无须组装、零时间交付、设计空间无限、零技能制造、不占空间、便携制、减少废弃副产品、材料无限组合及精确的实体复制。

二、3D打印在工业设计中的应用

（一）概念模型、功能原型的制作。在工业设计的流程中，需要反复制作不同作用和类型的零件、模型，传统的方法有着制作周期长、劳动强度高、精度差、成本高等诸多缺点，而使用3D打印技术可以快速、轻松、精准的得到所需的零件、模型。

（二）工业设计过程中所需工具的制作。工业设计是一个充满创造力活动，不同的产品、不同的设计师在设计过程中需要用到各种各样的器材和工具来辅助，这些工具大多数都是设计师根据需要自行制作。这时，可以通过3D打印机完成，而不是耗费大量的时间、精力通过各种加工方式去制作。3D打印设备在工具制作上不仅可以缩短时间，降低成本，还可以构造出结构更加精密、质量更加轻盈、更加符合人体工程学的产品，大幅度提高设计的效率。

（三）小批量产品生产。随着3D打印技术的发展，其打印成本和打印时间进一步下降，可以打印的材料、方式不断丰富，使其在小批量产品生产上与传统加工制造工艺相比，有着生产流程短、时间少、成本低等巨大优势，而且不受时间、空间、机床、模具的限制，只要有需要便可以随时暂停生产，对设计进行修改，解除了传统制造业的技术、成本、工期等限制，这样，设计的产品不但快速而且灵活的得以生产。

三、3D打印对工业设计的影响

（一）解放束缚，改变设计理念。传统的设计造型受产品的生产、组装等工艺制约，使得设计师的创造力、想象力受到束缚。而随着3D打印技术的发展和成熟，结构、外观再复杂的产品都能通过3D打印机打印出来，且浑然一体。如此，设计师可以将精力集中在产品形态、外观创意和功能创新、改进上，使产品的造型设计多元化、结构设计一体化、使用人性化趋势逐渐显现，在其技术、经济、美学、环境、人机等属性因素中，人机属性和美学属性因素所占的比例得到提高。传统的工业设计是建立在传统的大批量生产方式之上的，这就要求设计是根据一个模型来进行的，即使是所谓的个性化设计也只是将模型的生成范围缩小了。这意味着使用者的心理、生理及使用时间、环境等差异性在设计过程中难以体现。如鼠标设计就是这种典型的设计方式：传统设计模式是让使用者手掌的大小、使用的习惯、个性需求等去适应有限的规格、型号，而3D打印技术则可根据使用者的手形、习惯、个性需求等设计、生产出与其完全匹配的产品。3D打印技术使产品的个性化设计与生产成为可能，利用3D打印技术可以实现产品的量身定做，真正实现以人为本。

（二）3D打印技术对工业设计流程及成本的影响。在设计过程中，顺畅而高效的设计交流是工业设计开发取得成功的重要保证。其中各种类型的模型是交流的重要手段之一，手工制作的模型在精度、质感、触感等方面与概念的设计预期都存在较大偏差，而3D打印能克服这些缺点，使设计团队中的每个成员及用户都能够直观地看到和触摸这些概念模型，比较它们之间的结构、外形和功能的差别与优劣。另外，工业设计过程中的模型如果用手工制作的话将耗费相当长的时间，是缩短产品上市时间的最大障碍，采用3D打印可大大缩短概念模型和产品原型的制作时间，从以往的几天乃至几个星期缩短到几小时。近年来，随着产品复杂化和个性化的发展趋势，设计过程中模型加工和制造的成本非常高，复杂模型甚至要求制作专用模具和加工工艺以保证模型的精度和真实效果，而3D打印技术可实现模型随时、随地制作，大幅度降低设计成本。

（三）3D打印技术对设计产业的影响。传统的工业设计模式受到固有减式生产方式所制约，由专业设计师主导。但随着3D打印技术的日趋成熟，独立设计师对于传统加工业的依赖性将越来越小。对于那些具有较强的创新意识，具备一定的设计、研发能力的消费者很可能变成设计师和生产商。随着3D打印技术所带来的社会化制造，独立设计师和品牌也将崛起。

四、3D打印在工业设计中所面临的问题

3D打印由设计师、设计软件、设备、材料等共同作用，相互影响。在工业设计领域，3D打印技术解放了设计束缚，激发了设计师的创作灵感，但用于3D打印技术的设计软件、模型输出格式等方面依然需要进一步发展与完善。目前，3D打印技术可以与设计完美地结合在一起已经在诸多产品上得以证实，并获得了广泛的认可，但是如何让其在更多的产品生产中发挥应有的作用，仍是一个需要不断探讨的问题。同时，3D打印技术其本身又存在先天性不足，例如：打印尺寸受技术和打印机的限制、产品打印时间过长及大批量生产时无成本优势等，这些原因使3D打印仍不能代替传统制造工艺。结论：3D打印技术在工业设计领域已经获得了重大的发展和应用。在工业设计领域，3D打印技术不仅可以满足当下人们对个性化、订制化产品的要求，还可以实现结构、外观复杂产品的制造，提高设计制造精度，大大缩短设计周期，降低设计成本，激发了设计师的创作灵感，为产品设计带来新的生命力，同时催生了大量独立设计师及设计品牌，有良好的发展前景。同时，3D打印技术也存在一些技术和推广上的缺点与不足，但随着3D打印技术的发展、成熟及设计人员的不懈努力，一定会在工业设计领域得到越发广泛的应用。

参考文献：

[1]蔺薛菲.3D打印技术对制造业产品设计的影响研究[J].艺术与设计(理论),2015,08:103-105.

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但是，看上去很美好的3D打印也暴露出很多问题：比如，3D打印成本和失败率高、打印精度和效率低、打印材料受限以及3D打印应用普及率低等。“在整个打印的过程中，任何一个环节都可能导致失败。”Chris Romes是欧特克公司个人设计和制造部高级总监，在他看来，从最初的模型寻找，到模型修复，到为打印做优化以及最终的打印，这些地方都存在着可能失败的地方。

在过去4年的时间里，Chris Romes一直专注于Spark（3D打印的开源平台）的研发。“我们一直在跟不同的供应商一起合作探讨如何提升和完善3D打印的体验。”Chris Romes希望Spark能够吸引更多的3D打印机制造商、服务机构及软件合作伙伴的加入。“Spark构建了一个3D打印的生态，更多人将3D打印融入到他们的设计、制造过程中。”

从文化创意“起航”3D打印不再是工业设计的专属

近日，在青岛举办的第二届世界3D打印技术产业大会上，记者看到了花样繁多的3D打印作品，比如，青花瓷、动漫人物、工艺品，甚至衣服。3D打印已经越来越贴近人们的生活了。

与此同时，在一场关于3D打印和文化创意产业发展的讨论也在激烈进行。“中国的文创产业受制于资金和技能的不足，面临诸多问题。”Chris Romes在这场活动中介绍了欧特克的Spark平台，“Spark凭借专业的软件技术和易理解的用户界面去帮助他们解决很多问题。”

“今天的3D打印已经被充分地运用到文化创意产业，Spark能够在创意产业中找到很多机会，并对该产业产生重要意义。”Chris Romes表示，过去3年积累的经验让他明白，消费者有创新的渴求，但找不到帮助他们实现创新的工具。3D打印能够帮助消费者去想象和定制化各种产品，满足消费者的需求。但是3D打印现在面临的问题是，技术上的困难、发展速度缓慢、价格昂贵等。

“Spark为硬件制造商、软件供应商和3D打印服务提供商提供了创新平台，使3D打印能够进一步普及，并实现上述消费者想要完成的事情。”Chris Romes很骄傲地说。

欧特克有一个名为Instructables的创新社区，在这个社区上，人们可以分享他们的作品或是分享他们创作各种东西的制作经验。同时，也有很多人会在上面分享一些3D打印的作品。

位于旧金山的欧特克办公室，配备有一个打印机、一个CNC机器，以及包括木材和金属等材料的大型车间，Instructables的社区成员们可以在那里进行各种创新。

“Instructables的社区成员中，有一对情侣拍了他们接吻的照片，并用3D打印出他们的接吻雕像。”这是让Chris Romes印象很深的一个事件。

做3D打印世界的Android构建3D打印“生态链”

“我们相信一系列标准化的技术对这个行业一定是非常有益的。”Chris Romes希望Spark这个平台能够让整个产业有标准化，因为平台的特殊属性，Chris Romes认为Spark将来很少出现竞争者。

首先，现在市面上有的都是针对整个流程中某一特定环节的点解决方案，而Spark是3D打印全过程的一个全面的解决方案平台；其次，Spark是开放性的，也就是允许其他人在这个平台上进行开发，同时平台也得以完善；最后，Spark平台是免费的。

“欧特克在3D设计和视觉化方面已有30年的经验，我们认为这些经验和我们开发Spark的方式对于客户而言都是非常有吸引力的。”Chris Romes如是说，如果Spark可以帮助提升3D打印这个产业服务链的发展的话，欧特克自己本身的价值也会提升。

在Chris Romes看来，欧特克本身的愿景是帮助更多的人想象、设计并创造一个更美好的世界，而为了完成“创造”这一步，意味着欧特克必须让3D打印技术更快发展。

近年来，全球3D打印市场的发展呈快速增长态势。Canalys的数据显示，2013年全球3D打印市场规模（包括打印机销量、材料和服务在内）为25亿美元，预计2014年将达到38亿美元，2018年甚至有望达到162亿美元。

为实现3D打印技术的突破，同时刺激、带动3D打印市场更健康的发展，欧特克将于今年下半年推出一款基于Spark平台的自有品牌参考3D打印机。“欧特克自有品牌的3D打印机将可以使用非常多样性的材料，不受生产厂商局限，同时作为Spark平台的应用参考，其还将会更好地展示该平台的强大功能，并重新定义3D打印的用户体验。”

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中国3D打印产业的制约因素

目前，3D打印技术正在欧美掀起如火如荼的产业化发展热潮，而中国在这个领域还欠缺影响力。尽管新材料和高端装备制造两个战略性新兴产业的落地执行，为3D打印在中国的突破奠定了相关技术基础，但是3D打印技术的发展仍存在瓶颈。

研发力量小而零散，且各自为战。美国由于企业介入3D打印技术较早，因此研发实力较强。占据3D 打印产业主导地位的一些美国公司，每年研发投入占销售收入的10% 左右。而中国虽然上世纪80 年代末就已在西安交通大学、华中科技大学和清华大学等高校开始研究，但几所院校的研发和设计都是各自为战，发展很慢。而且中国3D打印的研发投入与美国相比有较大差距，占销售收入的比重也很少。

材料存在问题。在我国，可适用的材料成熟度跟不上整个3D打印市场的发展。目前3D打印耗材有限，多为石膏、塑料、可粘结的粉末颗粒、树脂等，制造精度、复杂性、强度等难以达到较高要求，一般只能应用于模型、玩具等产品领域。而对于金属材料来说，如果液化打印则难以成型，如果采用粉末冶金方式，除高温还需高压，因此恐怕短期内很难成熟。另外，当前不能将不同材料混在一起打印，只能一次打印一种材料。换言之，现有的3D打印技术只能生产由一种材料组成的零件，再组装成成品，距离一次性通过3D打印生产汽车、飞机的设想，还有相当一段距离。同时，还存在打印时的流畅性与固化程序需要时间的矛盾、冷却定型与材料强度之间的矛盾以及材料对人体的安全性及对环境的友好性之间的矛盾等。

产品性能存在缺陷。首先，由于3D打印是材质一层一层堆积成形，每一层都有厚度，这决定了它的精度难以企及传统制造方法。提高制造精度需不断降低每一层的厚度，这样在难度提高的同时，也大幅延长了制造时间。即便层和层之间粘结再紧密，其产品性能也无法和传统模具整体浇铸的零件相媲美。其次，喷嘴问题难以解决。目前喷嘴有用胶漆喷的、铺粉后再用激光融化后进行打印的（后者做金属类的东西）、金属和非金属兼容的。后者一般要同时用到两个喷头，目前国内还没有此类技术，即便在国外，也无法轻易解决。

价格高企，价值有限。当前3D打印机价格高企，昂贵的设备只能提供有限的价值。即使3D打印机成本能够降下来，但单个商品的制造成本依然得不到解决。使用3D打印机制造商品，其成本要远高于大型企业规模化生产后均摊到每一件商品的成本，而后者批量生产也比3D打印产品的制造速度要快得多。目前市场上3D打印机价格差距悬殊，例如西安交通大学推出的一款家用3D打印机售价仅为6800元，而打印树脂制品的设备价格在40万到200万元，打印金属制品的设备价格竟在350万到1500万元。不仅如此，3D打印所需原料价格同样差距甚大。低端原料国内已能自产，价格比较便宜，但高端原料只能从国外进口，价格昂贵。进口树脂材料高达每公斤数千元，而用于组织器官培育生物材料每克在百元左右。以飞机零件为例，打印这类部件的金属粉末原料，一公斤售价8万元，一枚零件打印出来后至少要卖到2万元。因此，高昂的成本限制了产业化和相关研究的推进。

所占市场份额较小。据全球知名的3D 打印行业咨询机构――美国沃勒斯合伙公司的报告显示：2012 年，3D 打印全球市场规模为22 亿美元，同比增长了29%。其中3D 打印机的销售量同比上升了25%，其中有38%产自美国，8.5%来自中国。我国的3D打印企业北京殷华（依托于清华大学）、陕西恒通智能机器（依托西安交通大学）、湖北滨湖机电（依托华中科技大学）等虽然都已实现了一定程度的产业化，部分企业生产的便携式桌面3D 打印机的价格已具备国际竞争力，成功进入欧美市场，但企业规模普遍较小，对技术研发投入不足，在加工流程稳定性、工件支撑材料生成和处理、部分特种材料的制备技术等诸多环节存在缺陷，难以完全满足产品制造的需求。

应用领域有限。国外的3D打印技术已经在新产品开发、生物医疗、航空航天、汽车、模具制作、影视教育、创意等方面有较多应用。特别在西方国家，3D 打印技术打印出来的个性化假牙、假肢在医疗健康领域已经取得成效。美国在2011年就达到了每4公里范围内一定会有一台3D 打印机的程度，而我国还主要局限于模具打印、文化创意产品等少数领域。

无法应用于工业化大批量生产。与模具制造等传统工艺相比，3D激光打印机制造的同类产品可减重65%、节材90%。但如果是批量生产，传统技术仍具有优势。如果新研发一种新产品，单件小批量生产，3D打印肯定比传统开模生产要快。但如果进入批量生产阶段，3D打印显然还不适合。这点与普通打印如出一辙――打印几张纸很快，如果印书，还是到印刷厂制版印刷效率更高。因此，3D打印技术只能在传统产业做不了的领域发挥作用。特别是在传统产业批量不大、价格昂贵的部分，利用3D打印一次成型技术，打印设计好的复杂结构，可以节约材料，降低零部件研制周期和成本。此外，在制造精度上，3D打印目前与传统的机械加工制造技术仍有差距，传统机械制造的精度可以达到微米级，而3D打印目前只能做到百微米级，这种差距很难迅速消失。

产业链上企业整合度低。从完整产业链看，3D打印技术至少包括上游的设计、材料和下游的制造、营销等环节，国内制造商在制造环节也许并不落后，但在上游的软件开发、设计研发以及市场营销等方面，则缺乏“整体化配合”。3D打印产业的发展需要完善的供应商和服务商体系及市场平台。在供应商和服务商体系中，包含工业设计机构、3D数字化技术提供商、3D打印机及耗材提供商、3D打印设备经销商、3D打印服务商；市场平台包含第三方检测验证支持、金融支持、电子商务、知识产权保护等支持。而目前国内的3D打印企业的产业整合度较低，主导的技术标准、开发平台尚未确立，技术研发和推广应用还处于无序状态。

缺乏教育培训和社会推广。目前，我国多数制造企业尚未接受“数字化设计”、“批量个性化生产”等先进制造理念，对3D 打印这一新兴技术的战略意义认识不足。企业购置3D 打印设备的数量非常有限，应用范围狭窄。在机械、材料、信息技术等工程学科的教学课程体系中，缺乏与3D 打印技术相关的必修环节，还停留在部分学生的课外兴趣研究层面。

发展中国3D打印产业的对策

从国家战略层面统筹规划，避免一哄而上。英国增材制造联盟主席格瑞汉姆・卓曼表示，能推动产业发展的是工业级应用，而中国以中心工业城市集聚带动产业、依靠政府支持是目前比较好的一种发展途径，有利于工业级3D打印技术的发展和应用推广。中国3D打印技术产业联盟秘书长、亚洲制造业协会首席执行官罗军也预测，中国有潜力成为世界最大的3D打印市场，这引起了不少地方政府对发展相关产业的兴趣。有人觉得3D打印是万能技术，是赚钱的良机，而实际上，有发展3D 打印产业技术基础的城市并不多，盲目一哄而上的结果可能会损害3D打印产业的发展。因此，应从国家战略层面统筹规划，避免各地政府竞相上马，过度竞争。

制定3D打印产业相关的扶持政策。2012年，在工信部的支持下，中国3D打印技术产业联盟成立，这也是世界上首个3D打印技术产业联盟。目前，国内有40多家从事3D打印技术的上下游企业、科研单位都加入了联盟。为整合资源，促进3D打印尽快产业化，产业联盟已首批选择在南京、青岛建设3D打印技术产业创新中心，三年内正式启动至少10个3D打印创新中心，发展500家传统企业进入3D打印技术产业联盟。

在科技部2013年公布的《国家高技术研究发展计划（863计划）以及国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》中，3D打印产业首次入选。未来仍应加大对3D打印产业的支持力度。首先，要创新科研机制，使3D打印研发力量既各有分工，又互助互补。同时，要利用社会主义集中力量办大事的制度优势，打破当前各自为政的局面，集中优势资源，来共同突破3D打印在原材料、操作范围和工艺稳定性等诸多方面面临的技术瓶颈。另外，要设立专项基金，重点推进数字化技术、软件控制、打印装置、材料技术等关键技术的研发。在研发扶持中，要注意建立公平、公正的研发绩效评估体系，鼓励各研发主体探索不同的技术路径。最后，通过制定税收、金融、政府采购及人才引进等方面的优惠政府，重点在若干产业链环节支持几家团队实力强、研发基础扎实的企业作为发展这个产业的先导。

加强材料方面的基础研究。据悉，国内做材料方面的基础研究的人员不多，造成了当前“有锅没米”的局面，而缺乏材料也影响应用领域的扩展。随着大量材料或混合物应用于3D打印技术，如何更好地理解每种材料的加工、结构、属性之间的关系，并发挥好它们的特性仍需大量的研究工作。同时，开发质量测试的程序和方法以帮助扩展可用材料的种类也十分重要。在3D打印技术完全过渡到可提供切实可行的制造解决方案之前，需要整合研究机构和材料制造商等多方力量来为材料提供力学性能数据的规范性标准。未来还应针对3D打印制定通用的材料物性标准，使3D打印的适用材料（特别是金属材料）通用化，以降低3D打印的应用门槛。此外，应开发更为多样的新材料，如智能材料、功能材料、复合材料，特别是多种金属材料直接成型，以及金属粉末材料的国产化等等。

加强产业联盟建设，推动3D产业协同发展。应积极引导高等院校、工业设计企业、3D数字化技术提供商、3D打印机及材料研发企业和机构、3D打印服务应用提供商组建产业联盟，利用有关学会、协会的平台加强研讨和交流，共同推动3D打印技术研发和行业标准制定。促进3D打印技术发展的市场平台建设，包括3D打印电子商务平台、3D打印数据安全和产权保护机制、3D打印及周边项目投融资机制等，以促进产业可持续发展。

加大产学研合作力度。国外专利权人以企业为主，注重企业间的合作，其专利权人之间已经形成产业协同发展的模式。国内专利权人以高校和科研机构为主，缺少大型独立研发的企业，且合作意识不强，企业之间缺少交流。因此，应借鉴美国3D 打印企业的运营模式，将研发重点移向技术应用，加大产学研合作力度，加大扶植重点企业的研发，以突破“校园模式”，向市场和产业化转变。

加强对3D打印知识产权保护规则的设计。3D打印工程师们已经开始在产品设计及硬件开发上进行交流和协作，这促进了这个行业技术上的合作与发展，同时也使得我们不得不重视对3D打印知识产权的保护。当产品设计的所有数据都保存于一个数字档案中时，这个档案就极易被复制、传播以及盗版。虽然目前还无法明确关于3D 打印的知识产权的规则是应该更严格（这将阻碍创新）还是更宽泛（这将鼓励盗版），但关于3D 打印知识产权的规则设计无疑对于3D 打印产业的发展极为重要。

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说得更清楚些，关于长度和宽度，3D织物对深度或显著的形状都有个非常明确的概念，每种都具有视觉明显的可衡量性。不过，在真实的3D织物里，无论是机织、针织或无纺布的结构，深度必须充分纳入整个纺织结构，通过设计、工程和制造工艺而形成。鉴于这一定义，3D织物的深度并不是添加组件或多个层被缝合或胶合或在已完成的基本织物后组装在一起。

事实上，概念上的3D纺织品或3D织物结构已存在了很长的时间。大多数情况下，人们只是不承认或没有这种提法罢了。通常情况下，纺织制造工艺具有广度，已有多种方法生产3D纺织品。每个过程提供的属性部分类似于传统的二维固有特性。一般情况下，3D编织具备拉伸性和一致性，3D机织也能提供稳定性和均匀性。3D无纺布能批量生产且能控制密度。当提花系统纳入机织或针织面料制造设备时，它大大增加了个性操控性和稳定性。因此，它虽然错综复杂，却可实现复杂机织或针织物的形状、图案和几何图形。

在纺织结构中加入第三维并使其贯穿全部，这就通过纱经纬纱形成明显的3D维度，它几乎摆脱了传统纺织技术的局限，直接增强和改进了产品的性能。工程师或设计师几乎可以想象，这种强化产品，从非常复杂且完全过时的单件服装到复合材料预制件，其范围涵盖之广是前所未有的。在多维纱线系统中，它通过深度或“Z”方向允许设计人员创建复杂的工程结构，或创建目标并设定减轻或弱化应力集中区，增强其拉伸性并支持其他基本的设计特点。这种可能性远非毫无止境，但相当多的应用工程师和设计师，他们代表了广泛的行业和分类市场，正探索着3D纺织提供的潜在机会。

3D的诸多可能性

3D纺织应用领域远远超越了传统。在诸多情况下，它重量轻、强度高，是3D纺织品有效利用率提升的主要动因。3D在航空航天、军事和汽车，其减轻的重量可直接转化为提高能源效率的推手，且还能提高性能，因此它要成为工业领域的领头羊，也要引领其他工业和技术。

诸多领域也同样使用了3D纺织品。在许多主要成分是金属的复合产品上，3D编织技术已在减轻重量上表现出具有同等或更好的性能。如，美国CFM公司开发制造的喷气发动机家族，即其中的扇叶片就使用了3D纺织物，它大大减轻了产品重量。又如，法国赛峰集团和费尔菲尔德均利用了3D纺织产品，美国通用电气公司研发的新型喷气式发动机扇叶片也采用了3D纺织物。3D编织碳纤维复合材料风扇叶片等部件促使发动机总成燃油效率提高近15%。

3D机织物的应用

3D织物的应用领域越来越广泛，复合材料的高能见度和多功能也备受人们推崇，3D纺织在应用到更广泛的领域时创建了向下滴流效应。这个术语虽然陌生，但它实实在在已进入一个崭新的领域。随着知识的积累，提高识别和使用数据库的3D纺织品也促进了技术人员采用这项整体技术的信心，从而被广泛地接受和自我成长。

密集编织的三维织物非常适用于复合材料的应用，它能在设计及编程中充分实现自身的价值，还能控制纤维铺放的三维编织技术，也可创造不同的横截面形状包括“T”“L”“F”“+”以及完全集成的结构预制件，即不同截面形状和5～125毫米的厚度和织坯均可生产。

如果高强度和轻盈性是3D织物发展的主要驱动因素，即使它不是其他应用的主要驱动力，接下来它需要强化的肯定是其他性能。工程师和设计师现在所研究的3D纺织品仅作为一种工具用以应对复杂的技术挑战并使其从设计研究中获益。应用范围的扩大和大众化普及的提高，它使设计和工程工具更有效率，从而让我们更好地了解如何把3D纺织品再弄上一个台阶。加上三维纺织品的先天优势，带有个性化的纤维的定位和定制的3D纤维制品均能派上很多用场。

3D编织技术的应用

无论是经纱还是纬纱3D编织法，它们都提供了令人难以置信的设计工程多功能性。虽然一些3D编织的应用可涉及刚性复合材料，但使用的绝大多数是软性产品。一般情况下，经编通常可创建比纬编更稳定的织物，纵横交错的循环技术又创造了天然的柔软性、批量化和整合性。因此，3D机织往往又能提供3D的密集性和硬度，3D编织常常表现出固有的柔韧性、灵活性和弹性。多方向拉伸以及复原性，厚度和密度及重量均可设计成或设计出3D针织面料。更不要说，对一些设计，一个模式的建设可能是在前面的面料，而一个完全不同的配置可能会在后面。曲线、轮廓、口袋和其他配置可以被纳入完整成型的整体服装。纹理、密度和厚度均可添加或删除，近似形状均可创建，它还可集成多个组件的横截面，以及多个定制的纱线系统完全设计成整体形状的预制件和最终产品，以最大限度地提高性能和效率。

在针织间隔织物的完整结构中，3D无纺的结构可超过50mm的厚度，这种厚度有助于制造特殊的填充应用材料，提高座椅和床垫或其他空气流动，而舒适度、透气性或嵌合的医疗应用无缝压缩装也可通过3D编织来实现。3D纺织物模式还可改善绝缘和声学性能。

3D无纺技术的应用

根据需要，可通过几种不同的方法制造3D无纺布。传统的毛毡、绝缘垫等复合刹车盘等高密度产品生产曾使用针刺冲压技术。但今天，各种绝缘和其他无纺品，如美国公司用熔融纺丝技术研发出用于制造无尘或气流网和3D增量制造技术。

所谓的增量制造是属于3D打印的范畴，它在技术上不属于纺织制造，但可作为3D纺织应用到其他任何领域。从纯粹的3D技术角度看，它有内在的固化能力，即为聚酯准确定位，或在任何厚度情况下创建完整的3D集成结构。3D无纺一度引发很大的争议，3D打印也仍处于方兴未艾时期，因此并不完善。但要知道，它在聚酯材料领域的应用是无限的。当然，3D打印还不完美，有待于进一步完善。

3d美术设计篇7

近乎疯狂的3D打印技术，正在全球范围内刺激着人类的想象力。英国《经济学人》杂志大胆预测，3D打印技术将与数字化生产模式一道，推动新一轮工业革命的来临。

数据显示，2012年，美国3D打印服务提供商已经打印了75万种产品，数量之多令人惊叹。而在中国，3D打印也成为继云计算之后，又一个在产业界、投资界和政府科技部门走俏的新潮概念。

3D打印技术被业内人士看做待开发的蓝海，但在国内仍停留在“高级玩具”阶段，主要在桌面级3D打印领域提供设计打样服务。在工业级应用方面，缺少核心技术、缺少代表性企业、缺乏市场化运作，在与欧美企业的竞争中处于劣势。更加令人担忧的是，时下社会对3D打印技术的期望太高，媒体把3D打印炒作得过热。

热潮涌动

3D打印技术的快速发展，极大地满足了人们的想象力。从人体器官到飞机零部件，从枪械到牛肉，从医疗到高端制造，3D打印技术已经在众多领域大展身手。其实，3D打印并非是新鲜的技术，这个思想起源于19世纪末的美国，并在20世纪80年代得以发展和推广。美国Stratasys公司在1992年卖出了全球第一台商用3D打印机。

“我们生活中很多东西都跟3D打印相关。一个人在一天的生活中，自早上起床那一刻开始，从牙刷到手机、汽车等，所接触的很多产品都有3D打印技术的影子。”全球最大的3D打印公司 Stratasys中国及香港地区总经理汪祥艮对《IT时代周刊》表示，技术的快速发展让新品越来越多，个性化的设计越来越多，让这种快速的变化成为可能的幕后技术，很大程度上因为3D打印技术的支撑。

3D打印工作原理与传统打印类似，主要区别在于其使用的“墨水”是实实在在的原材料。3D打印机不用纸或墨，而是通过计算机辅助设计、远程数据传输、激光扫描、材料熔融等一系列技术，使特定金属粉或者可塑性高的材料熔化，并按电子模型图的指示一层层叠加“铸造”起来，最终把电子模型图变成实物。

Stratasys亚太与日本地区总经理Jonathan Jaglom对《IT时代周刊》表示，3D打印的产业方向主要有两个，一个是快速成型，一个是快速制造。我们今天讲的3D打印，很大一部分应用是在快速成型方面的，比如外观、设计、功能测试、结构测试、概念模型等等都是属于快速成型。传统的制造都是在生产线上完成的，而快速制造达到的效果是生产没有‘线’，整个备件可以一次性成型做出来，不需要经过很复杂的组合。

事实上，3D打印技术正在得到越来越多的认同。根据美国消费者电子协会的最新年度报告，2012年，全球3D打印市场（包括相关材料）规模为21亿美元，这一数字比2011年增长了4亿美元，涨幅达到25.53%。随着汽车、航空航天、医疗保健等市场需求的持续增长，到2017年，3D打印的市场规模将超过50亿美元。联合国世界知识产权组织负责人弗朗西斯・格里指出，3D打印业产值虽然从全球来看规模尚小，但有望保持较快增长，到2019年达到65亿美元。

中国在3D打印方面的理论研究和尝试并不晚，华中科技大学史玉升科研团队经过十多年努力，实现重大突破，成功研发出全球最大的3D打印机。科技部近日公布《国家高技术研究发展计划（863计划）以及国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》，备受关注的3D打印产业首次入选。分析人士表示，这体现出国家层面的重视程度，国内的3D打印产业将迎来快速发展期。

目前，江浙一带已有不少企业在运用这项技术，但大多数企业并不具备研发实力。

“高级玩具”

3D打印的热到中国后，3D打印的概念开始在中国年轻人的创业圈子里流行起来。在朝气蓬勃的年轻人眼里，3D打印技术在中国的市场之门处处敞开，这是个崭新的世界。但是，3D打印目前在我国仍停留在“高级玩具”阶段，并没有实现成熟的产业化，不过小型3D打印机已经成为了一块“看得见的”市场。

在淘宝网上，已经有不少万元以内的3D打印机在售，有勇于尝鲜的中小企业从国外进口核心部件，做几款样机，或者模仿进口的3D样机做研发。江浙一带也有不少企业在运用这项技术，仅昆山就有20余家企业利用3D打印，为周边发达的产业集群提供设计打样服务。

金涛，一位28岁的“80后”，是国内首家3D打印服务公司――杭州铭展网络科技有限公司创始人。时至今日，金涛进入这一新兴的行业已经有4个年头。

一开始，金涛效仿国外的一家公司，把主打业务定位在“打印热门网游魔兽世界的人物角色模型”，订单一直断断续续、零零散散的，仅仅是“饿不着的状态”。金涛的公司最终走上的是B2B的路子，开始对企业服务，并慢慢走上了轨道。金涛觉得，这样的商业模式能最好地利用群众的创造力，也能最大限度地发挥3D打印机的价值。受此启发，他们将公司变成中国第一家3D打印服务公司，只要用户提供3D数据，选择建造材料，他们就可以将其设计变成实体。

“3D打印技术在国外已发展多年，国内起步也不晚，但工业级3D打印的发展一直还是落后于欧美国家。国内可以通过努力很快缩小差距的是桌面级个人3D打印机技术，与国外差距不大。”金涛对《IT时代周刊》表示，他还是很相信这是一次革命，不在于技术的出现，而在于人们越来越多地使用3D打印技术，并推动着这一技术，从而会影响更多的领域。

然而，与国内对于3D打印概念的热烈追捧相比，更现实的则是以金涛为代表的过来人展现出来的“小富即安”。众多以3D打印服务为主的创业公司，让中国3D打印产业表现出一片繁华的表象，但在核心的工业级应用方面，中国与欧美还存在较大的差距。

全球增长咨询公司Frost&Sullivan最近的《2012年全球3D打印市场研究报告》指出，与全球相比，中国3D打印市场由于缺少原创的核心技术和材料资源的支持，行业整体体量较小，企业分散、社会影响力有限。3D打印出现了概念性虚热的情况，媒体对3D打印的报道也出现了误读。

“现在媒体把3D打印炒作得过热，好的方面是让大家更加重视这个技术，不好的方面就是对这个技术的期望值太高。”中国3D打印技术产业联盟顾问、华南理工大学教授杨永强如是认为。

需要良性生态

Gartner分析师皮特・巴斯列瑞认为，3D打印技术难以进入消费市场的一大原因，是入门门槛太高。用户需要熟练掌握CAD或者3D设计软件，才能充分发挥3D打印机的功能。即便是用户学会了这些软件，3D打印机复杂精细的结构，仍令入门级用户难以驾驭。

另一个阻碍3D打印进入消费市场的便是其高昂的价格。尽管企业级3D打印机价格正迅速下降，但短期内很难被普通消费者所接受。市场研究机构Gartner最新的研究报告显示，企业级3D打印机价格到2016年能降至2000美元，但要像2D打印机那样普及，进入百姓家，似乎不现实。

3D打印专家鲁君尚表示，在3D打印技术的研发方面，虽然欧美处于领先地位，但我国的西安交大、清华大学等也有着顶尖的实力，只是在商业化层面不如美国的公司那么强。

Stratasys公司亚太与日本地区总经理Jonathan Jaglom认为，中国有很多的工业园区，政府可以对应用3D打印技术的企业进行鼓励。当然前提是要知道3D打印的核心价值，知道这个价值就要应用，应用就要创造一个环境，这一方面需要政府的支持，另外一方面是经济鼓励。行业发展了，需求旺盛了，本土的企业才能在这块好的土壤上良性成长。

3d美术设计篇8

创意启迪——神笔马良科幻想象成为现实

“神笔马良”的神奇故事在中国家喻户晓，如今却成为现实。3D打印上世纪80年代诞生于美国。所谓3D打印技术，业界专家给出一个定义——“是以计算机三维设计模型为蓝图，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷射等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料材质、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品”。与传统的制造工艺相比，3D 打印技术最大的不同是“增材制造”，加工犹如涂脂抹粉，材料就像“墨水”，一层一层叠加起来，“青山着意化为桥”，按照程序叠加成型。传统的切削加工方法是“减材制造”，好比“铁杵磨成绣花针”，按图纸要求，去粗取精，减肥留骨，“精神可嘉”，却极大地浪费了原材料。

3D打印技术颠覆了传统的制造方法，可谓“神思妙想，创意无限；运用领域，无孔不入”。电子计算机的发展，极大地拓展了人类大脑的容量和功能，3D打印技术的指挥中心就是计算机。创意为魂，天马行空，神笔泼墨，借助的是人类的“心之官”大脑；3D打印的软件建模、三维截面、叠加成型等，借助的就是电脑。大脑与电脑的关系是主人与工具，正像那句名言，“给我一个支点和杠杆，我就可以撬动地球”。人类的科技发展史告诉我们：大脑是统帅，电脑是工具，时下方兴未艾的3D打印正是大脑运用电脑创造出来的神奇。我们必须记住，“没有大脑的人不过是城市的塑像”。

发展纵览——3D打印技术的硕果令人惊愕

近年来，国内外诸多的科学期刊和网站对“3D将打印引发革命性巨变”多有惊人的报道。诸如，为解决航天食品的供应问题，美国人提出3D打印航天食品的概念，并已经制定出打印巧克力和比萨饼的方案。为解决军舰零备件储存过多挤占空间的问题，拟采用3D打印机来替代，即随时根据要求打印零件满足需求。令人兴奋的是，3D打印人造耳朵已经不再成为新闻，更吸引眼球的是，美英等国的科学家已经开始3D打印肺叶组织、软组织及骨骼和心脏器官的方案。

集萃媒体的报道，正在蕴育或问世的3D打印成果超出我们的想象。从生命科学的范畴看，“3D打印开始治病救人”，主要研究的成果有：人类的胚胎干细胞、骨骼、人工耳、头骨、皮肤、心脏、肺叶以及生物组织等。据悉，“北京时间2013年5月23日消息，美国科学家用3D打印技术制造了第一颗人类心脏”。从制造产品来看，主要科研成果有：设备及零备件、建筑及材料、模型及玩具、航模及无人机、汽车及航天器、各类珠宝首饰等都已问世。据报道，世界第一款能使用的3D打印汽车已经上路。从经营模式来看，3D打印技术将引领商业购物场所的重大变革，可提供独特的优质服务，向着“输送创意和设计而不单是产品”的方向而发展。从科研手段和影视教育来看，已经达到了“意念致动”出神入化的阶段，如影随形，真假莫辨，身临其境。

中国紧跟世界潮流，也有不凡的表现。西安交大教授卢秉恒、北航教授王华明、清华教授孙伟、华南理工大教授杨永强等，都有成果问世。据《北京晚报》的报道，“模具合格率陡增70%”、“飞机用合金结构件生产周期由两年缩短为40天，费用节省了90%”、“人工关节用电邮递送”……当然，业界专家坦诚告诉国人，“我国3D打印产业的发展距离美国仍有很大差距”。

展望趋势——必须改变慢一拍的思维定势

综观世界3D打印技术发展的态势，美国和欧盟处于领先地位。美国无论在技术还是在应用上都占据领先地位，欧盟重视研发应用，日本着力推广应用，中国按照自家思路紧随其后“步步为营”。据美国3D打印的研究报告显示，“随着汽车、航空航天、工业和医疗保健等领域市场需求的增加，有望从2011年的17亿美元增长至2017年的50亿美元”。研究者认为，中国的3D打印技术到目前为止，仍处在“高级玩具”阶段，尚没有出现成熟化的产业。不过，据世界著名的3D打印行业咨询机构美国沃勒斯公司最新披露：2012年3D打印全球市场规模为22亿美元，同比增长了29%；其中3D 打印机的销售量同比上升了25%，其中38%来自美国本土，8.5%来自中国。可见，中国3D打印机市场需求举足轻重，但还是依赖美国。

中国3D打印技术业界专家对自家赶超发展引以自豪的用语多袭用套路——“发展3D打印技术，中国其实起步并不晚。这方面的研究在上个世纪80年代末就已开始，研究力量集中在西安交通大学、华中科技大学和清华大学等高校。”而且这三家高等学府也有清晰的特色，清华大学侧重于塑料堆积技术，西安交大以研究固化技术为重点，华中科技大学的优势在于激光粉末烧结技术。

人贵有自知之明。在肯定“我国生产的3D打印机装备功能已经接近国际先进水平”的同时，也知晓自家的差距，主要体现在装备的可靠性和材料的研发上。其实，这正是3D打印的关键肯綮，设备不稳定即可靠性不达标，材料远不如美国和德国丰富即“巧妇难为无米之炊”。“更大的差距体现在应用上。”业界专家如是说，“在国外，3D打印技术已经在新产品开发、生物医疗、航空航天，创意设计、影视教育等方面开展应用；而我们主要还局限在模具打印、文化创意等少数领域。”

“逆水行舟，不进则退”。值得重视的是，随着3D打印技术的飞快发展，美国专家预言，低端“桌面级的3D打印机”已经接近饱和，面临淘汰的局面。而这是我国当前3D打印技术市场的着力点，难免要有邯郸学步重蹈覆辙的悲剧上演。

“东施效颦”永远成不了美人。我们细读中国3D打印领域一些专家的言论，总感到缺乏“霸气”，矮化自己，看多困难，不思争创，甘居“二流堂”的境界。谈起3D打印的应用，过度强调“无法替代传统制造方式，成本、材料因素限制市场”；描绘现状，仅看到“当前打印人体器官还只是一种科学愿景”；展望前景，不如洋人看得真切，觊觎中国的3D打印市场不惜“棒杀”和“捧杀”。

奥巴马在今年的国情咨文中，多次强调3D打印技术的重要性。听其言，观其行。美国政府不仅已经在俄亥俄州成立了首个制造创新中心，而且还有3个创新研究中心在筹建当中，最终将会发展成一个3D打印制造业的全美网络，成为全球新的高科技中心。这让人联想起克林顿执政时期关于“信息高速公路”的豪言壮语，我们相信将有异曲同工之妙，只是克林顿的预言已经成为现实，奥巴马的计划正在落实中。

回忆上个世纪电脑的兴发过程，很多人质疑个人拥有电脑的必要性。但历史证明，电脑终究这进入了人们的生活，改变了世界。可以预见，3D打印技术也将复制这一过程。

3d美术设计篇9

关键词：3D打印技术；艺术衍生品；设计观念；制作成本

检索：.cn

中图分类号：J0 文献标志码：A 文章编号：1008-2832（2016）07-0071-02

Effect of 3D Technology on the Design of Print Art Derivatives

QUE Tian（Chongqing Publishing Group，Chongqing 400061，China）

Abstract ：Objective to study the influence of 3D printing technology on the design of art derivatives in recent years. Methods to sum up the characteristics of 3D printing technology and the problems in the design of contemporary art derivatives， and to compare and analyze the similarities and differences between them. Conclusion 3D printing technology， as a new technology， will have a great impact on the design of art derivatives in the concept and all aspects.

Key words ：3-D printing； UCCASTORE exclusive merchandise； design concept； production cost

Internet ：.cn

随着艺术文化的发展繁荣，艺术文化产业也相应的兴起，各类博物馆、美术馆、画廊、艺术机构都开设艺术商店，出售艺术衍生品。作为艺术大众化普及的一种方式，艺术衍生品既有艺术作品的个性特征，又必须符合大众消费商品共性的属性。这种双重性也给艺术衍生品的设计、生产带来了极大的困难。如何在低成本的基础上综合艺术的个性和大众商品的共性特征，成为艺术衍生品急需解决的问题。但在当下以大众化、批量化为主要特征的机械化大生产的工业制造业很难满足艺术衍生品的个性化需求，而以个性化、精确化、新奇廉为特征的新兴3D打印技术正好弥补和解决了艺术衍生品当下所面临的问题。

一、3D打印技术

3D打印的萌芽来自于18世纪欧洲的雕塑艺术，随后在20世纪随着计算机、互联网等新媒体技术的出现得到了极大的发展，1986年Charles Hull 开发了第一台商业3D印刷机，也正式标志着3D打印的诞生。在随后的时间里，3D打印技术飞速发展，进入21世纪之后，3D打印技术越来越多的开始运用于实际的生产生活用途。3D打印，顾名思义其打印出来的并非平面，而是立体的三维实物。他的工作原理同传统的打印相同，不同的是传统的打印只停留在二维平面之上，而3D打印则是“由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。”①这种打印技术建立在物体3D模型数据之上，通过3D打印机将数据模型转化为具体实物。

（一）个性化特征

由于3D打印“基于3D模型数据，采用与减式制造技术相反的逐层叠加的方式生产物品的过程，通过电脑控制将材料逐层叠加，最终将计算机上的三维模型变为立体事物”②。对于机械化大生产的流水线作业是以部件为基本单位，通过部件的组合（组装）形成产品，3D打印则以材料作为基本单位，通过不同材料的叠加形成三维立体，因此3D打印设备可以单独的完成产品从计算机3D数据模型到生成实物的过程，而流水线生产则需要各个不同部门的协调配合才得以完成。当以材料为基本单位时，产品的形体就得到了解放，形体不在依附于产品结构，可以自由的发挥，产品设计师甚至消费者可以根据个人爱好和趣味去设计外观，更加的突出了3D打印个性化的特征。

（二）精准化特征

3D打印设备依据计算机“G代码”从横截面将粉末、金属、液体等材料一层一层叠加的方式组合在一起。打印出的物体根据打印分辨率的高低来决定打印物品的精细度。而现在的“3D打印机的分辨率已经达到600dpi，每层厚度只有0.01mm，即使在模型表面存在文字或者图片也能够清晰打印，比较先进的产品可以实现每小时25mm高度的垂直速率，相比早期产品有10倍提升，而且可以利用有色胶水实现彩色打印，色彩深度高达24位。”③也就是说3D打印横纵分辨率已经可以和激光打印媲美，通过这些数据可以看出3D打印可以做到极高的精准度。

（三）设计即生产

以3D模型数据为基础的3D打印增量制造系统，在打印过程中每个层次都是与已经设计完成的3D虚拟模型中的层次相对应的，只需要制作出虚拟数字模型即可，然后将材料人工或者自动的通过3D打印机拼接起来形成三维立体成品，不会因为制造技术的局限而导致设计观念的无法实施。在这种模式之上，3D打印几乎可以打印所有形状的物品，真正做到了设计到生产的无缝衔接。

二、 3D打印技术与艺术衍生品设计

艺术衍生品是艺术与商品的结合体，是艺术小众与大众生活链接的载体，它的出现让艺术从小众层面走入服务于大众生活，使其本来的价值在大众化推广中得到增加，其中也为艺术家和艺术机构带来了巨大的商业价值以及艺术影响力。随着普通民众对艺术关注度的提升，艺术衍生品也成为“艺术未来趋势的一种重要形态”。④当下的艺术衍生品一般分为三类：第一类是将艺术家作品或者作品元素印制在日常用品表面，作为外包装图式，如印证艺术家作品的服装、明信片、被子、手机外壳等等；第二类是以艺术家作品为原版的版画复制品；第三类是以动漫、影视中人物形象制作的立体形象。前两种类别对于艺术背后价值的开发还是停留在低端的图式复制，而第三类开始使用和突显艺术衍生品独立价值，但由于当下生产制造技术的局限性⑤，造成了艺术衍生品的生产成本变高、不确定性增强。有些衍生品更需要精工制造，这也使得批量化生产变得难上加难，因此有些立体实物类衍生品多采用“手工作坊式”的生产模式，这些都是当下艺术衍生品中亟待解决的问题。而以个性化、精准化、“设计即生产”为特征的3D打印技术正好解决了艺术衍生品设计和生产中遇到的问题。

（一）对艺术衍生品设计观念的影响

艺术衍生品作为商业产品的一种特殊种类，其设计的基础是建立在工业化以来形成的批量化大生产方式之上，这也意味着像传统的产品设计一样，消费者的差异性在设计中无法体现。这种模式下，对于艺术衍生品设计师来说，在衍生品设计之初就形成了符合批量化生产的设计观念，这样极大的限制和约束了设计师的思路。以雕塑衍生品为例，通常的设计模式是先预设适合消费者需求的雕塑尺寸然后进行生产，这对于厂商来说存在着一定的销售风险，而对于消费者只能在既定的尺寸范围内进行挑选，这样的模式下艺术衍生品的生产者和消费者都处于束缚的状态。而3D打印技术则可以根据消费者对于尺寸的要求来调整衍生品虚拟三维模型，从而打印出完全符合消费者心意的雕塑。这种模式下，衍生品设计就可以在低成本的情况下实现量身订做，真正以人为本。

（二）对艺术衍生品设计流程的影响

在产品设计中需要考虑到不同阶段和后续环节中可能出现的问题，并且需要在设计的早期就加以解决，以免造成反复设计，这样极大的加大了设计周期和难度。同样在艺术衍生品设计过程中，只能通过抽象的二维平面图作为可视化媒介进行设计讨论，而3D打印不需要工厂机械加工就可以直接打印出三维立体的概念模型，设计人员可以根据概念实体模型精准的修改和讨论，这将大大提高了设计效率和缩短了研发设计周期。

（三）对艺术衍生品细节设计的影响

受到生产工艺的限制，现在大部分艺术衍生品结构和形体都非常简单，而这恰恰牺牲了艺术品巧妙精致的结构和外形，不能让原艺术品所具有的美学特征得到完美的再现，这也使得当下的艺术衍生品始终处于一种低端的制造，只是对图式的二维复制，比如在现成品上打印二维平面作品。但3D打印的出现，则为衍生品的精细设计提供了可能。3D打印技术“增量”方式使产品成为一个整体，不在是传统的部件组装，这种一体化使得艺术衍生品的形式可以更加的复杂奇特，并且3D打印极高的打印分辨率使得设计师不必担心成品生产问题，可以注重细节的设计。

（四）对艺术衍生品产品生态的影响

3D打印的成熟和兴起，艺术家不再需要专门的艺术衍生品设计师和制造商，而自己就可以提取作品中的元素进行设计，建立虚拟模型，通过3D打印设备就能制造出成品，这样人们会看到更多优质创新的衍生品。另外当下的艺术衍生品都是以设计师自我为主导，而消费者在消费过程中只能是被动的选择。3D打印使大批量生产转化为小批量个性化制造，这种情况下消费者也从被动选择转为自我设计，消费者可以参与到设计中，人人都可以将自己的想法变现成实物。这样整个衍生品设计生态会变得更加开放、多元和包容。

总结

从宏观的产品设计的层面来看，3D打印技术必将改变从工业革命以来所形成的产品设计和制造模式，开启产品设计新纪元。而作为特殊商品的艺术衍生品，3D技术将从设计观念、设计流程、设计细节、设计生态等多个方面产生影响，艺术衍生品会变得更加开放、多元、创新，更加的凸显出艺术衍生品个性化的美学特征。

注释：

① 郭振华，王清君，郭应焕.3D打印技术与社会制造[J].宝鸡文理学院学报（自然科学版），2013，33（4）：64-70.

②张楠，李飞.3D打印技术的发展与应用对未来产品设计的影响[J].机械设计，2013， 30（7）：97-99.

③郭振华，王清君，郭应焕.3D打印技术与社会制造[J].宝鸡文理学院学报（自然科学版），2013，33（4）：64-70.

④白晶.浅析艺术市场中艺术衍生品的产业化运作[J].大众文艺，2012（10：284-285.

⑤当下产品制造业机械化流水线式的生产，出现两个局限性特征，一个是产品的成本会随着生产数量的增加而减少，另一个是产品预设型的生产，只能通过预测受众和销售情况进行产品设计。

参考文献：

[1] 郭振华，王清君，郭应焕.3D打印技术与社会制造[J].宝鸡文理学院学报（自然科学版），2013，33（04）： 64 - 70.

[2]张楠，李飞.3D打印技术的发展与应用对未来产品设计的影响[J].机械设计，2013，30（07）： 97- 99.

[3] 刘星.工业设计在三维打印时代面临的发展变化[J].包装工程，2011，32（ 12）： 104 - 107.

3d美术设计篇10

或成制造业发展新趋势

3D打印既不需要用纸，也不需要用墨，而是通过电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等一系列技术，使特定金属粉或者记忆材料熔化，并按照电子模型图的指示一层层重新叠加起来，最终把电子模型图变成实物。

其优点是大大节省工业样品制作时间，且可以“打印”造型复杂的产品。因此许多专家认为，这种技术代表制造业发展新趋势。

目前3D打印技术不仅运用在制造产品原型上，还被运用到多个领域中，比如《生物制造》杂志就刊登了一则研究报告称：可以用3D打印技术批量制造出干细胞，这一技术将能加速实现打印人造器官的进程。在不久的未来，这种3D打印技术可以用来制造类活组织物质，作为药物测试的样品；再比如，一些3D打印的零部件已经被应用机上。该技术也将被国防、汽车等工业应用于特种零部件的直接制造。总之，在不知不觉的情况下，3D打印将渗透在我们的生活之中。

《日经周报》就曾刊文指出，随着技术的日益成熟，3D打印很有可能终结传统的批量化生产时代。但是也有不同的声音表示反对。那么，对于玩具制造业而言，3D打印技术到底会是助力，还是颠覆呢？

3D打印深刻影响玩具制造

目前，全球制造业正面临着第三次科技变革。自从福特・亨利在一个世纪以前开创了流水线以来，制造商就通过批量化生产来降低生产成本。通过增加资本投资，就可以提升生产数量和降低单价。这种规模经济效益正是当前工业巨头们获取利润的重要方式。玩具制造业也不例外。

但是，时下的消费者对新奇产品的需求和渴望远远大于过去。这就促使制造商们必须缩短产品生产周期，加快新品速度。在这个一切以“快”为标准的生产时代，3D打印等数码技术无疑可以帮助厂家应对消费者瞬息万变的口味。

迪士尼的研究员现在已经着手于各种3D打印技术的研究和应用，包括一种可以在密封的空间里受控发光的“光管”。他们说3D打印机能够创造出高准确率的物体，这些物体原本的制作方法非常复杂，且制作成本昂贵。

无疑，这为迪士尼创造新样式的玩具开辟了道路。

在一向以制造精细为傲的日本，3D打印也早已进入了玩具制造的流程之中。总部设于东京浅草区的万代玩具公司，早在2005年就引进了第一台3D打印机，目前，数量已经增加至5台，每天全速运转为公司制造各类新品模型。

在过去，为了制作出高度精细的金属模型，万代公司必须花费一周乃至数周的时间来制作各个零部件。而现在，万代的一名设计组组长Hokuto Furusawa表示：“有了3D打印机，我们制作同样的模型只需要一到两天。”这就极大地缩短了产品研发周期，提高产品更新的效率。

但此类技术的兴起对日本制造商而言，无疑是一把双刃剑。

过去，日本公司只要掌握了基本的生产技术，如金属铸模，就能在中国和其他亚洲同行中胜出。但是现在，有了高端的3D打印设备，其对手也可以获得日本原有的高精度制造的优势。

3D打印技术的运用同时也令开发新品模型的成本大大降低。对新兴的亚洲市场来说，3D打印技术也降低了生产更新、更复杂的产品的难度。

日后，玩具制造的胜负，更多将取决于产品设计和电子制图技术。这些都是在同等3D打印技术的基础上，制作出更优秀作品的前提。

成就另类玩具DIY新概念？

而在美国，3D打印已经从制造商的设计室走入平常人家。

过去，爸爸妈妈要在假期里，去购物中心为孩子选购乐高积木或者是星球大战巡洋舰。而现在，随着操作简化的3D打印机价格变得更为亲民，它们开始走入寻常人家。

经营着一家销售公司的Nardone相信，这些平民化的3D打印机作为玩家自己制作玩具的工具，甚至其本身就是一款DIY玩具，将有着无限的潜力。他表示：“有些公司将会推出低至199美元（约合1241元人民币）的3D打印机。”

3D Systems（美国最大的3D打印机生产制造上市公司）拥有一个网上设计平台（http：//），其运作模式和苹果的iTunes及谷歌的安卓应用商店相类似。购买了该公司生产的3D打印机的客户，可以在这个设计平台上下载由独立开发者设计的珠宝、玩具、灯罩等各种3D模型，然后用3D打印机将其变为实物。

另一家名为MakerBot的公司则采取更为开放的做法。这家公司在其Thingiverse线上平台（）上免费提供开源的设计和软件，而公司自身则专注于销售所需的3D打印机和打印材料。

尽管这家公司的做法令版权持有者不安，但是消费者已经开始利用3D打印技术来制造自己专属的星球大战巡洋舰，或者价格更为低廉的乐高玩具或美泰娃娃。

目前，美国的各大3D打印机生产商自推出相对平价的3D打印机之后，需求量都比过去起码翻了一番，大大超出了厂家的预期。

市场研究机构Wohlers Associates主席Terry Wohlers表示：“如果在将来，有厂家推出价格更为低廉，使用更为安全的童用3D打印机，可以预想到，超过半数的家庭都会拥有一台，作为孩子的玩具。”

CSC公司前沿论坛（CSC's Leading Edge Forum）澳大利亚区域经理维韦克・斯里尼瓦桑（Vivek Srinivasan）和CSC澳大利亚分公司的高级顾问贾德罗・巴森（Jarrod Bassan）最近联合发表了一份题为《3D打印和制造业未来》（3D Printing and the Future of Manufacturing）的报告，称3D打印技术将改变零售的模式，延伸至玩具行业，由此也将引发玩具制造的变革。

报告称，3D打印店将开始出现，它们最初会凭借高品质的3D打印技术为本地市场提供服务。一开始是快速原型制造，但这些打印店会转移到消费市场。零售商开始“运送设计，而不是产品”。由此可以想象，玩具制造商的职能会从制造成品向制造玩具设计转变。也许在将来，消费者只需要上网选定并购买自己喜爱的玩具设计数码模型，然后去本地的3D打印店获取自己定制的产品，就像如今你在本地沃尔玛（Walmart）商场内冲印照片一样。

3D打印仍面临诸多技术挑战

首当其冲的就是价格问题。玩具世界杂志出版商John Baulch告诉BBC记者，“玩具行业经常需要利用科技加强玩具令人惊叹的元素。但是，最关键的一点是，这些技术的使用能否使这些玩具的价格适合产品最终的销售。到目前为止，一部分公司已经开发应用3D打印的方法，但是得到的产品价格还未降到可以大范围普及的程度。最后，只能瞄准成人收藏者市场，而不是儿童市场。”

其次是知识产权归属问题。3D打印可以很容易地复制拥有版权的产品设计，随着制造商和设计者开始应对这种情况，未来将出现关于产品设计知识产权归属的诉讼案例。文件共享网站使音乐的复制和共享变得简单，从而撼动了整个音乐行业。与此类似，3D打印技术轻松复制、共享、修改以及打印3D产品的能力将引发新一波知识产权问题。因而有些玩具公司将其视为敌人。

而且，3D打印仍然面临着许多技术上的挑战，美国一项研究曾将其面临的主要问题归纳为以下几个方面：材料的刻画，材料的研制，过程控制问题，过程的建模与分析，机器的验证与标准，机器的模块化构造与组合，设计工具与软件。其中最难解决的是材料问题。目前，不但能够用于3D打印的材料非常有限，主要为塑料、陶瓷等容易塑形的材料，而且很多材料的强度和硬度都无法达到预期。

近日，国内首家3D打印体验店落户北京，而英国互联网公司MakieLab宣布其第一款3D打印玩具Makies已经成功满足欧洲玩具安全标准，成为世界上第一个通过CE认证的3D打印玩具。由此在媒体上引起新一轮对3D打印技术的热议。可以预见，3D打印玩具将引发玩具制造业的深刻变革。