工业设计模型制作中三维打印技术的运用论文（共9篇）由网友“香菜与火枪手”投稿提供，这里给大家推荐分享一些工业设计模型制作中三维打印技术的运用论文，供大家参考。
篇1：工业设计模型制作中三维打印技术的运用论文
工业设计模型制作中三维打印技术的运用论文
摘要：本文简要分析三维打印技术的工作原理、快速成型的特点，并进一步阐述其在工业设计模型制作中的有效运用，研究认为三维打印技术在新时期的工业设计模型制作中发挥这关键的作用。
关键词：三维打印；工业设计；模型制作
现阶段，随着社会主义市场经济的不断推进，我国工业面临一场巨大的变革，其工业产品的生产周期逐渐减短，工业设计模型制作与三维打印快速成型技术的有效融合为工业生产提供了发展条件，也就是说现代工业已经达到无需工具以及模具便可生产复杂模型的水平。三维打印技术是开发新产品的主要手段，有关工作人员可依靠其将个人思想转化为具备一定功能的产品模型，这一转化过程较为直接、快速、精准，同时，能够有效降低产品开发的成本，缩短产品开发周期，并可实现产品的快速评估与整改，提供啊产品研发的效率，降低产品研发的风险，以此从根本上提高企业的'时常竞争力。
1三维打印技术的工作原理
三维打印技术这一概念属于新时期的新概念，其相对于二维平面打印来说具有较高的技术性，三维打印技术将简单的二维加工组合成复杂的三维加工。三维打印技术的基本工作原理为微喷射中的RP技术，其喷头与打印机的喷头类似，快速成型系统的单层成形加工环节与喷绘环节相似，以位图数据为出发点进行阵列扫描喷射。在三维打印技术中，其喷头不仅可以做X-Y方向的平面运动，工作台也能做Z方向的垂直运动，同时，其喷头材料并非墨水，而是可以形成三维实体的粘接剂。三维打印的成形方式为添加式，首先，利用实体反求技术或者三维CAD软件采集有关模型的信息，或将其集合结构或者形状等扫描到仪器上，进而得到目标模型的基本信息。然后，根据模型概念建立CAD模型，并以三维修补软件进行数据化修补，将三维实体转化为三角面片，生成面片文件。最后，利用快速成型技术处理文件，在面片文件修整及其检验合格后，利用三维打印技术将控制材料准确的打印为三维实体，以此完成工业设计模型的制作[1]。
2三维打印技术的特点
三维打印技术所使用的喷头不需要激光系统的参与，仅靠液滴喷射可快速成型，其基本特点包括：1）可以作为输出设备，可与计算机直接连接，工作人员可以直接操作，使用较为快捷、方便，无需专业化模型成型机构就可以完成模型的制作，且其设计产品可以进行快速校验。2）三维打印生产为数字化过程，该技术与CAD模型的关联性较强，模型零件大小可以调节，可以实时修改，工作效率较高。3）三维打印输出设备的体积不大，设备运行以及维护的成本不高；该设备可以在普通工作环境使用，生产过程没有污染，且对环境无特殊要求；该设备不喊激光系统，因此，设备造价较低，且其操作简单，具备大范围推广价值。4）三维打印中的材料一般使用淀粉、石膏等，其原料价格便宜，在新产品研发以及少量零件生产中较为适用。5）三维打印在生产产品时，其实际的生产过程与模型的复杂性并无直接关联，模型几何形状也不影响其打印；在加工复杂曲面时具有独特的优势，相较传统模型制作方法有了较大的进步。6）三维打印技术的成型时间较短，且加工周期不长，资金成本低，能够有效降低生产成本[2]。三维打印技术的不足之处：1）受其生产材料的限制，三维打印的产品强度不高，由于使用液滴直接喷射成型，产品模型需要经过后期处理。2）由于三维打印的产品材料为粉末，粉末会影响产品表面精度，难以保障产品生产的误差性。
3三维打印技术的在工业设计模型中的应用实例
本部分以汽车轮胎模型制作为例，分析三维打印技术在工业设计模型制作中的运用，使用LYP型三维打印设备制模材料为石膏粉，模型制作主要包括三个阶段：
3.1前处理
模型前处理阶段是模型制作中数据准备的阶段，主要工作是将原型的CAD模型转换为数据形式。在工业设计模型中，三维实体是CAD模型的最主要表现方式，也是制作模型所必不可少的数据来源，CAD模型中的三维制作可以不仅可以利用小型CAD软件制作，也可以通过CAD软件实现，比如UG、SolidWorks等，但是在另存模型文件时应当将文件后缀名设置为图形，其根本目的是连接快速成型系统和CAD三维设计系统。
3.2模型制作
三维打印技术的核心即快速成型，其制作的完整过程为：第一步，开启系统化控制软件，开启模型的图形文件，一般来说，三维打印成型设备通过两条轴线与计算机设备相连接，在成型设备正式开机通电前应当确保打印喷头不干涉Z轴工作台的工作，且其工作台平面应当较打印平面低1毫米，在工作台平面太高的情况下，工作人员可以手动转动Z轴丝杆，缓缓降低工作台，在确保一系列准备工作完毕后，方可开启电源开关。第二步，设置模型加工参数。第三步，点击菜单调节工作太的合理性，并在粉盒内加入模型生产材料，安装打印墨盒。第四步，点击auto按钮便可开始自动成型加工。第五步，利用铺粉机铺设材料，使喷头按照模型轮廓信息进行打印，沿X方向以及Y方向进行水平运动，且合理喷射粘接剂，使其渗透到材料微孔中进行粘接，以此完成模型截面造型。在一层打印结束后，下降成型面活塞进行下一层的打印，循环直到模型制作完毕，取出模型。
3.3后处理
石膏材料的价格较为便宜，热塑性能较高，但是在模型成型后的强度可靠性不高，实体表面附着大量粉末。所以，在模型生产完成后，工作人员应当对其进行适当处理，以提高其强度，进一步改善其性能，具体方法为将石蜡加热至溶化后，将模型放入石蜡液中，并在适当时间后取出晾干[3]。
4结语
三维打印技术在工业设计模型中的应用是现代信息技术推进传统制作业发展及其进步的一项重要举措，该技术的运用改变了我国传统延用的手工模型制造法。近年来，许多工业企业在其模型设计环节均引进了三维打印技术，这一实践也满足了工业生产的多样化要求，实现了工业企业的与时俱进，因此，有关工作人员以及企业应当提高对三维打印技术的重视，以此不断提高自身位于市场中的有利地位。
参考文献：
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[2]李坚,许民,包文慧.影响未来的颠覆性技术:多元材料混合智造的3D打印[J].东北林业大学学报,,12(24):28-31.
[3]苏也惠,邢妍.3D打印技术在三维模型设计中的应用研究[J].艺术科技,,5(7):39-42.
篇2：工业设计上3D打印技术的作用与运用的论文
工业设计上3D打印技术的作用与运用的论文
引言：3D打印技术是快速成形技术的一种，可以实现大规模的个性化生产，可以制造出传统生产技术无法制造出的产品。3D打印技术改变了金属、塑料等原料传统的加工、装配模式，实现了随时、随地、按需进行生产，是促进制造业全面升级、实现工业4刀、促进工业设计发展的重要因素。本文以3D打印技术为背景，重点分析了3D打印技术在工业设计上的应用及其对工业设计的影响，为我国工业设计提供借鉴和参考。
一、30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茹结，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己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己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。
篇3：CAID技术在工业设计中的运用论文
摘要:信息时代，市场对于产品的性能、价格、交货期的要求更加苛刻。科学技术对于制造业的发展越来越重要，如何发挥工业设计对于增强产品销售感染力和促进贸易发展的重要作用，CAID技术在工业设计中的应用具有重要的意义，可以说CAID技术在工业设计的应用是工业设计发展的里程碑。
关键词:CAID技术;工业设计;人机互动;应用
篇4：CAID技术在工业设计中的运用论文
CAID技术即计算机辅助工业设计技术，依托计算机技术和工业设计理论。工业设计是从社会、经济、技术、艺术等多种角度，对批量生产的工业产品的功能、材料、构造、形态、色彩、表面处理、装饰等要素进行综合性的设计，创造出能够满足人们不断增长的物质需求的新产品。工业设计本身就包含着技术创新的潜在要求，产品的创新度直接影响了市场的占有率，工业设计对于制造业的重要意义越来越凸显。伴随全球化浪潮，我国的对外开放程度越来越深，为了推动经济发展，我国原有的以OEM生产为代表的劳动密集型产业已不适合我国经济的良性发展，我国政府高度关注和支持工业设计，力争使工业设计发挥增加产品销售感染力和促进贸易发展的重要作用。我国企业高度重视CAID技术，但是我国企业在CAID设计系统中的人机互动模式还没有取得较快的发展。CAID技术以工业设计理论为基础，采用计算机技术为辅助手段，实现产品形态、色彩、宜人设计的美学原则的量化描述来满足市场的多层次需求。CAID，即在计算机技术和工业设计相结合形成的系统支持下，进行工业设计领域内的各种创造性活动。与传统的工业设计相比，CAID在设计方法、设计过程、设计质量和设计效率等各方面都发生了质的变化，它涉及了CAD技术、人工智能技术、多媒体技术、虚拟现实技术、敏捷制造、优化技术、模糊技术、人机工程等许多信息技术领域，是一门综合的交叉性学科。传统的CAD技术相较于手绘设计方案，通过计算机来对产品外观进行模拟，提高了设计效率，降低了设计成本，但是我国企业正在努力实现产业转型，力争实现劳动资源密集型产业向技术创新型产业的专项能够，力争实现生产型工业设计向营销型、策略性型设计的转型，工业设计模式的转化是适应市场需求的变化的结果，随着时代的发展，市场的需求逐渐品种多样化、趣味化、个性化、小批量，传统的CAD技术已经不能完全适应市场发展的变化，CAID技术不仅为信息时代下工业设计交流和沟通提供了平台，而且因为技术本身的独特优势可以使其应对纷繁复杂的市场需求。
篇5：CAID技术在工业设计中的运用论文
传统的CAD技术通过计算机和网络技术对产品的设计进行模拟，CAID本身就是计算机技术和CAD技术的结合，以工业设计理论为理论基础，深入进工业设计的各个环节，CAID技术应用于工业设计不只是在产品具体设计的应用，而是对设计调研、设计选型、设计评价、设计制造、设计创新全方位的应用。
(1)设计调研。现代工业的设计方向不仅是产品的外观设计，而且最重要的是如何让消费者满意，消费者对产品的意向成为工业产品设计所需要首先考虑的，CAID技术对于市场调研相较于传统的CAD技术具有巨大优势，CAID技术搭建了企业与消费者，工业设计和市场需求的信息互动交流平台。CAID技术通过对消费者需求和市场需求的把握，有利于产品快速占据市场。产品作为消费者了解企业的媒介，通过产品良好的设计，我国企业可以塑造自己的良好形象，提高企业本身的核心竞争力。
(2)产品造型。无论是传统的CAD技术还是现在的CAID技术都注意对产品的设计外观的模拟，通过计算机技术手段辅助工业设计，通过模拟对外观进行不断的改变，满足市场和消费者的需求，保证产品的销售。CAID技术在产品选型方面主要包括设计模块库的构建、自由曲面造型设计、草图转换。设计模块库的构建是建立在计算机技术快速发展的基础上，CAD、CAE等软件系统都会提供系统模块，包括工业设计模块、概念设计模块、草图设计模块。这些设计模块的作用都是使产品在设计环境之间设计时间的相对降低，提高工业产品设计效率，自由曲面设计是为了满足产品设计以人为本的要求，在模块基础上提高设计者的`设计自由度，使产品在设计上更加自由，不用局限于某种模式的固化，自由曲面设计也启发了设计师的设计灵感;草图转换是实现设计预想图向设计图的转换，设计方案的手绘模拟和草图重建技术作为草图转换的两个重要方面，都对设计人员设计词汇的表达起到了极大的拓宽。
(3)设计评价。市场调研获取消费者对与产品的需求意向，设计选型是通过技术手段努力将消费者的需求变为设计现实，但是在设计选型完成时我们需要设计评价来评价设计选型是否已经符合产品设计要求，CAID技术在工业设计的设计评价的应用中，建立了完整的评价体系，它通过对产品的材料、成本、技术可靠性、市场适应性、消费者满意度等信息进行汇总，建立了科学合理的全方位评价体系，CAID设计评价体系包括技术评价、用户评价、经济性评价、环境安全性评价、市场效益评价等，设计评价的评价标准都是等于或高于行业标准值的，保证产品满足行业的技术规范，保证产品的硬性保准是得到满足的，满足行业技术保准，环境安全，同时对产品本身的“软标准”进行高要求，确保产品满足纷繁复杂的市场需求，同时具有较高的经济效益。
(4)设计制造。产品的设计在本质阶段上还未参与消费环节，只有产品在设计制造完成后才实现了理论高实践的跨域。在传统的CAD设计技术虽然通过计算机技术辅助进行工业设计，进行产品外观设计的模拟，但是本质上CAD技术设计数据还是存储于设计方案中，在具体的产品制造中可能会因为现实条件，使设计数据不能完全表现为生产数据。通过技术的革新，CAID技术能够将设计数据直接转换为生产数据。我们以数字化装配为例，三维模拟可以再现产品零件的装配过程并将设计资料通过网络传输至装配后的加工和制造部门，完成从设计到制造的生产过程。
(5)设计创新。CAID技术实际上是一种人工智能，它可以实现对设计三要素的进行归纳、总结、概括，指导设计实践，并通过模糊评价，实现了筛选。设计创新的主体还是设计人员，但是CAID技术确实对于具有指导作用，它可以将设计师的创造性思维、设计观念、知识见解在科学的管理程序内实现整合，最大程度发挥了人工智能的作用，实现最大程度的创新化。
3CAID技术在开发中的难点
CAID技术本身涵盖自然科学和社会科学众多方面，CAID技术虽然是计算机技术和CAD技术的结合，但是本身对于消费心理、市场推广、产品生产周期等方面，虽然我国的CAD技术已经发展的较为成熟，但是CAID技术发展的还较为缓慢。
3．1模糊评价系统开发困难
CAID技术的亮点在于它提高了消费者的产品设计参与度，它重视消费者的消费需求意向，现代市场的需求呈现出多样化、个性化和小批量的特点。市场调研对于产品的选型具有重要意义，可是在实现产品选型后，如何对初步完成的产品设计进行评价，虽然行业本身对于产品具有行业规范和标准，但是本身的“软标准”却无法进行系统的评价，我们将基于产品设计的设计风格、设计形式、设计发展趋势等感性因素的评价称为模糊评价，模糊评价掺杂了许多感性因素，缺乏明确的评价标准，如何满足消费者多元化的个性需求前提下实现量产，如何在设计评价这一模块建立科学合理的模糊评价体系，成为摆在CAID技术发展的难点。
3．2信息筛选给CAID技术带来的挑战
CAID技术建立的信息平台可以使设计人员了解消费者的产品需求，可是因为信息过于庞杂，信息的筛选至关重要，因为市场、消费者心理等可变因素的不确定性直接导致了设计前期难以确定设计方向，影响设计进度，数字化信息平台给予设计师无限的创作灵感，但是信息的庞杂也对设计师的经验、敏感度、悟性提出了高要求，如何实现有效信息的快速提取，较少无用信息的干扰，实现信息最大效率整合也是对CAID技术发展的要求。
3．3人工智能还需发展
CAID技术作为人工智能技术，可以实现最大程度的创新型，但是我们不可否认人工智能还存在问题，在对设计创新三要素进行整合好，如何用数据语言进行表达;在设计创新过程中应遵循的原则和规范;如何在实现在人工智能和设计师想法进行可控的协调。各式各样的问题摆在人工智能的面前，人工智能的发展还有很大的发展空间和困难，CAID在设计创新模块还有很长的路要走。
4CAID技术的发展展望
CAID技术虽然在现阶段还存在技术上的一些难点，但是因为CAID技术本身具有的巨大优势，它良好的发展前景还是值得我们期待的，我们根据它现阶段的发展趋势做出以下的展望。
4．1形态生成方式的扩展
随着市场的发展，消费者的需求将对产品设计影响力逐渐增大，CAID的形态生成方式会实现由功能型方式向操作型和基于规则性延伸。实现设计过程的模型化，便于设计团队中掌握不同知识技能的人共享信息模型，由原有的单一设计选择方案派生多种设计方案，根据现实情况的变化进行方案的轮换;根据终端用户的需求驱动产品的设计，最大程度满足特定用户对特定产品的特定需求。
4．2可视化和人机交互能力的进一步强化
可视化技术使设计师在计算机上可以提前看到产品生产后的效果，伴随着基于真实光线物理辐射特性渲染引擎的应用和完善，虚拟产品的表现效果更加接近真实世界的效果，我们需要不断提高可视化技术水平，努力提高可视化精度;CAID的人机交互技术经过发展，将不仅仅局限于实现虚拟合作，而且可以对工业设计的全过程进行实时的检查、评估，最大程度发挥设计人员的积极性和创造性。
4．3基于网络的协同化和系统化
工业设计的发展趋势是协同设计、智能设计、虚拟设计、全生命周期设计，CAID技术也将顺应这一发展趋势进行发展，建立面向设计师的知识库，发展本体化的信息共享方式，通过网络来实现数据和知识系统的共享，实现知识的最大利用化，同时将其融入产品的全生命周期设计中去。
5结语
随着经济的发展，市场对于产品设计的影响越来越大，CAID技术应有于工业设计有利于保证产品新颖、个性、独特，提高产品在市场的占有率，提高企业的核心竞争力。虽然现阶段CAID技术的发展还存在一定的难点，但是本身具有良好的发展前景，CAID技术必将革新工业设计的发展。
作者:力元 单位:武汉交通职业学院
参考文献:
［1］林丽．充分应用CAID技术是工业设计发展的趋势［J］．现代机械，．
［2］张全．CAID技术在工业设计中的应用［J］．包装工程，．
［3］余隋怀，安琳，陆长德等．基于网络环境的CAID协同开发模式［J］．计算机应用研究，．
篇6：计算机辅助工业设计与3D打印技术探析论文
工业设计已经由传统的产品结构、形态、装饰等方面，发展成一种具有创造性的活动，设计理念在不断更新，已经关系到产品的整个生产周期。计算机技术在工业设计领域的辅助应用，对提高设计质量和效率具有重要意义。再加上因为计算机辅助工业设计应运而生的3D打印技术，可以有效缩短产品设计和研发周期，可以进一步提高工业生产效率。计算机辅助工业设计与3D打印技术关系计算机辅助工业设计与3D打印技术具有相辅相成关系，在实际应用中，计算机辅助工业设计可以为3D打印技术提供精确数据资料，同时3D打印技术又可以将计算机辅助工业设计效果图转变为实物，相互搭配使用不仅可以提高产品设计质量，还可以有效缩短产品设计所需的整个周期，使产品可以更快速地投入到市场中，提高产品在市场的竞争力。尤其是现在3D打印技术发展迅速，可以应用的领域不断拓宽，可以根据需求利用3D打印技术来改善人类居住环境，或者是打印人体器官，解决医学方面器官捐献问题，对整个社会的.发展具有重要意义。
篇7：计算机辅助工业设计与3D打印技术探析论文
1.技术概述
计算机辅助工业设计主要针对工业设计领域的创造性活动，与传统工业设计相比，无论是设计方法、设计质量、设计过程还是设计效率均发生了很大的变化，涉及了多媒体技术、CAD技术、人工智能技术、虚拟现实技术、模糊技术、敏捷制造以及人机工程等技术领域，具有很强的综合性与系统性。
2.设计过程
产品设计流程基本上包括设计需求、市场调研、设计定位、设计草图、设计效果图、产品数据模型、产品实物模型以及产品量产等几个阶段。其中，可视化占据了较大的比重，在计算机辅助工业设计中应用比较多。以产品效果图设计阶段为例，一般会选择应用Photoshop、Coreldraw、Illustrator等平面类软件进行计算机辅助设计，实现二维效果图的设计，并选择应用Rhinoceros、Maya或3DMax等三维软件完成计算机模型，对三维效果图进行渲染。其中，在产品数据模型阶段，可以选择应用Pro/Engineer、CATLA以及SolidWorks等工程类软件创建工程模型，作为产品实际生产的依据。
3.技术优势
应用计算机辅助工业设计，与传统工业设计手绘效果图和手工制作模型相比所需时间更少，工作效率上具有明显的优势，并且设计结果也更为直观和高效。现在计算机辅助设计已经得到了广泛的应用，技术和软件也逐渐成熟，尤其是现在计算机技术的快速更新和发展，带来的软硬件升级换代，计算机辅助设计已经实现了智能化、现代化与集中化。就发展趋势来看，工业设计逐渐不需要花费太多精力和时间学习多种软件建模和渲染技术，可以将更多精力集中到设计创造阶段，提高产品设计综合效果。
3D打印技术分析
1.技术原理
3D打印技术基础为CAD/CAM技术、激光技术、机械工程、计算机数控技术、分层制造技术以及精密伺服驱动技术等，为一种先进的制造技术。将计算机三维数据模型确定为蓝本，通过软件将其分解成若干曾平面切面，然后通过数据控成型系统利用热熔喷嘴和激光束等将可进行粘合的材料进行逐层堆积粘结，通过叠加成型，最终得到所需产品。
2.技术应用
(1)制作概念模型。工业设计中需要根据产品要求，反复制作各种作用和类型的零件与模型，与传统制作技术相比，3D打印技术精度、强度以及成本等方面均具有更大优势，可以更快速、精确地得到所需零件与模型，提高作业效率和质量。(2)所需工具制作。工业设计具有很强的创造性，不同的设计师在对不同产品进行设计时，均需要多种工具和器材来辅助，并且很多工具均由设计师根据个人要求自己制作的。这样利用3D打印技术，便可以缩短工具打造所需时间，有更多精力去进行产品设计。同时，3D打印技术制作工具，还可以缩短时间，降低施工成本，所制造工具质量更轻，更加精密，可以完全满足产品设计要求。(3)小批产品生产。应用3D打印技术可以实现小批量产品的生产，并且因为打印材料、方式多种多样，与传统制造工艺相比，生产所需时间和流程更少，还可以降低成本。就实际应用效果来看，还可以降低时间、空间、模具以及机床等因素的限制，完全可以根据需求来调整生产计划，具有更高灵活性。充分掌握计算机辅助工业设计和3D打印技术特点，确定其应用方向，对应用过程进行优化分析，争取充分发挥出其所具有的优势，提高设计效果的同时，降低成本，进一步促进产品生产效率。
篇8：3D打印技术在建筑工程中的运用论文
3D打印技术在建筑工程中的运用论文
摘要：阐述了3D打印的概念以及目前国内外3D打印技术的发展与应用，综述了目前国内外3D打印技术在建筑领域的应用和突破，并指出3D打印技术在建筑工程中应用的发展前景。
关键词：3D打印技术；建筑领域；工程应用
0引言
随着近几十年来科学技术的迅速发展，全球经济一体化趋势进一步增强，作为与人类息息相关的建筑领域也面临着新的机遇与挑战。3D打印作为第三次工业革命的重要标志，它在建筑领域发挥着重要作用，解决了许多传统建筑的难题，把建筑领域带向了一个新的高度。本文将阐述3D打印技术的组成以及在建筑领域的发展应用。
13D打印概述
在建筑领域里3D打印称为增材制造[1]，就是从没有到有的一种增加材料的建造方式。在建筑行业中，3D打印主要流程是准备3D打印的模型文件，获取文件之后使用专用的3D打印机进行打印，待打印完成之后，进行后期工艺处理从而得到具有实用性价值的建筑结构。3D打印结合计算机，将所需要的建筑模型输入，加入适当的材料，就可以直接将所需的建筑打印出来，大大减少了人力施工和施工工期。它将设计、修建、材料应用、施工工序等融为一体，形成一个与传统工艺不一样的体系，同时具有绿色建筑的环保特性和装配式建筑的高效便捷与安全性。
23D打印技术工艺发展
3D打印建筑与传统建筑的不同在于3D打印直接通过计算机辅助设计将获取的图形文件传递给打印机，打印机按照所设定的程序直接将文件中的建筑打印出来。根据建筑成型的原理不同可以将3D打印技术分为[2]：SLA技术、FDM技术、SLS技术和LOM技术。
2.1SLA技术
SLA技术也称为快速成型技术，国外将其称之为RP（RaipidProtoyping）。SLA技术就是被国内学者称为增材制造的3D打印技术，也就是将材料一层一层累加起来的技术。其所有的操作都是在电脑程序控制下进行的，电脑会根据输入的CAD空间模型，通过打印机喷嘴将材料精准堆积，还可以设定堆积的厚度、打印程度以及打印位置，缩短了施工工期，减少了大量的人力物力。SLA技术原理是使用液态光敏树脂通过光聚合原理所得出来的。液态光敏树脂的光聚合是通过紫外激光、偏转镜、光敏树脂、刮平器、升降台来完成的，首先需要将槽中装满液态光敏树脂，利用紫外激光照射在偏转镜上，在液态光敏树脂中的偏转镜会形成一道光斑，光斑经过的地方就会液态转换成固态，使用电脑控制光斑的走向就会形成一层固态光敏树脂，当第一层结束之后，将升降台下降一层的高度，开启刮平器将上一层的固态光敏树脂表面的液态光敏树脂刮平，然后再开始下一层的操作，这样重复操作就可以得到真的建筑模型[3]。
2.2FDM技术
FDM（FusedDeposition）技术国内常称为熔融沉积成型技术，也是最具潜力的3D打印技术之一。FDM技术由Stratasys公司研究设计并运用在一系列高端系统中，例如：FDMMaxum、ProdigyPlus以及Dimension等。FDM技术利用ABS、polycarbonate(PC)、polyphenylsulfone(PPSF)以及其他材料。这些热塑性材料在喷头中熔化为半熔融的细丝，直接从三维CAD数据中以一种沉积在一层堆叠上的方式构建。这种技术通常用于建筑成型、装配构件以及建筑模型设计。此外，FDM技术还应用于制造模型和快速制造等方面。FDM技术的成型原理是电脑控制的打印机根据生成的STL文件，经过平面截面外侧边缘轮廓以及辅助填充线控制喷头，将打印材料在高温熔化之后喷出，冷却之时完成一层的打印，之后电脑控制打印机喷头向规定的方向移动一定的距离，如此重复打印，最后完成建筑打印[4]。但这种打印技术对所使用的材料有着相关的规范和要求，该材料常使用低熔点树脂，PLA等。
2.3SLS技术
SLS技术又称为选择性激光烧结，是一种制作金属制品的工艺，由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Deckard于20世纪80年代末期研制成功该技术在建筑上应用有着制造简单、施工工期短等优点。现阶段选择性激光烧结技术能使用的材料比其他几种3D打印技术要多，其可使用的材料有蜡、纤维尼龙、合成尼龙等。SLS技术和FDM技术一样不需要支撑就可以进行叠加打印，与其他打印方式不同的是，SLS技术可以和传统建筑业相辅助来完成施工工艺。作为增材制造中的一种，SLS技术是采用的“分层制造，逐层叠加”的方式完成打印制作的，选择性激光烧结技术主要是由计算机控制系统、激光器、扫描器、铺粉滚筒、粉末杠、成型杠、未烧结粉和末烧结杆完成[5]，其原理如图3所示是根据电脑中所获取的三维建筑模型通过喷头将一层粉末材料被平铺到模压件的上表面，加热到低于粉末烧结点的一定温度，控制系统根据粉末扫描层的截面轮廓来控制激光束，使粉末的温度上升到熔点，烧结，并与下面的模压件结合。当一层横截面烧结完成时，该表层减小了一层的厚度，铺粉滚筒上覆盖着一层均匀致密的粉末，这是一层新的横截面烧结层，直到整个模型完成为止。
2.4LOM技术
LOM（LaminatedObjectManufacturing）技术，也被称为分层实体制造，是3D打印建筑领域中最具代表性的`3D打印技术之一，也是国内使用的一种快速成型技术，但多使用纸材，薄片材料和热熔胶为原材料。作为一种应用型技术，有着良好的发展前景，LOM技术的使用将推动相关产业的发展。LOM技术快速成型系统由反射镜、定位装置、光路、层轮廓线、网格线、激光器以及热压轴等构建而成，其工作原理是将产品的三维CAD模型转化为快速原型系统，在计算机中将CAD模型切割成一系列沿“薄截面”高度方向的数据处理软件，利用该软件获取“表”各层的二维截面，并将其存储在计算机中。加料机构将薄纸或塑料(如热熔胶)送到工作台顶部。在计算机的控制下，激光切割系统根据板材的二维轮廓切割原材料，将非轮廓区域切割成一个小网格。在每一层材料被切割后，工作台将下降一个分层厚度，一个新的材料层被一个热压辊粘合在材料层的顶部。因此，往复式热压、切割、层压件，直到所有的层都将多余的废料清除干净就得到所需的建筑[6]。
33D打印在工程实践中的应用
目前3D打印技术已在很多建筑领域运用，例如：全球第一座3D打印建筑―莫比乌斯屋，3D打印全球首个商业别墅式酒店―刘易斯大酒店（LewisGrandHotel）等，经过检测，这些建筑都已达到建筑要求，3D打印在工程上的应用将会逐步取代传统施工工艺。而且3D打印在建筑上可以应用在设计建筑模型以及按照模型进行施工等多个方面。
3.1设计建筑
现阶段的打印技术还属于初级阶段，还有很多问题未找到解决方法，也就借鉴不了成熟的设计理论，这些问题主要就是要确定3D打印承受静定力的计算方法，确定墙面需多厚才能达到相应的载荷，3D打印建筑内部结构受力状况，理定内部载荷承接力公式，以及确定配筋率、抗拉抗压抗震能力等问题。
3.2建筑施工
虽然对于3D打印技术的研究目前还处于初级阶段，但随着国内外学者的不断探索研究，目前已有多座真实的建筑通过3D打印建成，并已投入使用。D-Shape3D打印机的发明人Enri-coDini与荷兰建筑师简加普合作使用无机粘结剂、砂砾层以及通过纤维强化混凝土进行填充，成功打印出一幢上下两层的小楼。我国著名企业上海盈创建筑科技有限公司利用一台超大型的3D打印机，用时24h就成功打印出10幢小屋。7月上海盈创公司用时19d在迪拜打印出全球首个办公室[7]，同时在208月打印出了全球首个“绿色环保厕所”等。
4结语
3D打印是世界性建筑业的革命，打破了建筑行业部件设计完全依靠于生产工艺来实现的状况，使施工工地在生产的时候可以生产任何形状、任何复杂程度的建筑而不用考虑生产工艺问题。由于3D打印不需要复杂的机械加工以及磨具就能直接根据获取的数据打印出所需的建筑物，大大缩短了生产周期，提高了生产效率，同时对绿色环保做出了巨大贡献。
参考文献
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[2]肖绪文,田伟,苗冬梅.3D打印技术在建筑领域的应用[J].施工技术,,44(10):79-83.
[3]曹驰.基于SLA原型的快速铸造工艺研究[D].西安：西安电子科技大学,.
[4]张洋.基于FDM技术的3D打印机机械结构设计及控制系统研究[D].长春：长春工业大学,2017.
[5]贾礼宾,王修春,王小军,等.选择性激光烧结技术研究与应用进展[J].信息技术与信息化,2015(11):172-175.
篇9：木刻版画技术在三维动画《在路上》中的实践运用论文
木刻版画技术在三维动画《在路上》中的实践运用论文
摘 要：计算机图形技术的发展对传统的艺术表达形式造成了强烈冲击。由于其高效的创作质量和卓越的表现效果，艺术界提出了将数码技术与传统艺术创作相融合的观点。在高校的电脑美术教学体系中，如何将传统艺术创作融入数码艺术创作中是一个值得思考的话题。本文以实际的创作题材为主线，详细介绍了本人尝试在个人毕业创作将木刻版画的构成形式精髓运用于三维动画《在路上》中实践的方法。
关键词：木刻版画；形式构成；三维动画；实践
人类社会现在进入了一个科学与文化互相交融的信息时代，计算机图形技术的发展更是迅猛。三维图像艺术正是在这个数字技术与传媒迅速发展的浪潮中伴随着媒体艺术发展的兴起应运而生的。木刻版画艺术是一项艺术创作与印刷技法并重的深受民众喜爱的艺术形式。受计算机图形技术相关优越性的影响，本人尝试在毕业三维动画创作中将数码技术和版画创作结合起来，尤其重点关注尝试将木刻版画的光线处理、节奏变化等形式精髓用于三维动画中。
一、木刻中的光线处理在三维动画中的应用
木刻的光线是基于素描，艺术家通过自己对于画面中光线的强弱界定来表现创作主题。当画面光线决定后，就要进行在光线下画面物体与背景一起产生的黑、白、灰节奏安排。
在图1的作品中，笔者汲取了木刻中的光线特点，在三维图像处理中灯光部分使用光源较少，并主要使用木版艺术中较常用的侧高光处理方式。这种有角度的光源，从物体的左上方投射而来，可以使物体的明暗转折产生强烈、多变的效果，不仅使物体具有体积感，也使画面空间更富于变化。在作品中笔者将主光源加强为暖光，其他光源作为副光源，并使其为偏冷、减弱，主光源占据画面面积较大，以主要物体为主置放主要光源与次要光源，反光部分光源处理谨慎、表现适度，使画面主次分明，体现单纯、强烈、鲜明的色彩；而在三维画面中，把木版的阴刻和阳刻在背景处理为凹为阴，凸为阳来表现画面空间既有单纯、强烈、鲜明的特色，也有层递的空间层次韵律，对比物体大小、轻重、长短、明暗色彩都对立统一于画面之中。
二、线的处理与黑白节奏变化
在作品（图2）中，笔者在视觉上根据故事内容来安排节奏，在其中大的艺术特色上强调版画艺术独有的单纯、强烈、鲜明的艺术特色；还在画面安排上，首先通过几个对象之间的形象对比安排它们的大小、长短、曲直、数量、宽窄、凹凸、方圆、锐钝，通过位置的摆放，灯光的选择与位置来确定它们的.宾主关系、繁简对比、明暗变化、色彩冷暖，使其在形象上让人直观地感觉对比所产生的节奏之变化、并继而使人在画面的变化之中感受到作品中希望表达的粗犷与纤美、热烈与恬静、豪放与严谨的艺术情感上的对比；在大画面的黑、白、灰基调上，以物体作为画面中大小不等的块状深色存在不均匀的放置在画面上，并使其处于均速运动中，从而使画面出现聚、散的变化节奏，从而使观者的目光随着物体的移动而移动，并使这种不断的前进与移动在观者的视觉中产生兴奋与乐趣，在画面中始终采用的是不同方向的三角形位置，向上和向下的部分产生了尖锐的推力，使各个力量之间在视觉中形成一种稳定的状态。在画面上运动的普氏野马身上并没有贴上毛发的材质，也没有将其细化，这是为了利用马与背影的繁复与宏大产生对比，突显野马其粗壮有力的线条，并通过色彩的不同产生繁复与简单、复杂与单纯的对比，使主体向前突出，场景的变化又加强了动静对比，使整个画面又和谐又充满变化，又始终使普氏野马在画面中占据着画面的中心，主体单纯严谨，背景松散轻松。利用主体和天空白云的对比，利用版画中的弱处理方向，既适当地加了主体的突出位置，又不至于主次脱节，削弱画面主题。
三、木刻刀法的情感表达的运用和空间于三维图像处理中的运用
在木刻中，每一刀在木面上的痕迹通过其子纸上的拓印传达出来的正是作者想要表达的情感，不同的刀具，每一个刀具在木面上不同地刀法，这些形成了木版千变万化的情感表达，不逊于油画、国画，同样细腻真挚。但木刻最有特色的是每一个刀法、每一次挥舞的内容与形式都是独特而具体的，是不可重复的，每一个有特色的内容都要用与之相适应的刀法处理。
笔者在作品中就是采用了与主旨相适应的刀法来进一步烘托画面氛围，从而更进一步地表达创作主旨（图3）。以三角刀刻出的线条、刀法组织全部以平行线完成，其中运用感觉爽快果断、以画面中几个物体间自然形成开阔的空间，从而产生单纯明快的基调。在云彩的表达上，间或用一些细小的三角刀纹在不同方向的角度上、在平行的三角刀线上、“破”一“破”，并限制其大小，务必使其起到活跃画面但并不影响大的基调的创作效果，力求表现画面情感明确、语言流畅、细节细腻。
画面空间的表达不仅仅是通过一个方面来表现的，在前面已经通过了画面黑白节奏、光线处理等来表现。还有其他表现：由于空间与形体的观念，人类视觉研究指出，“当人看一幅画时，眼睛总是上下左右的转动着，从平面到深远，从物体本身到它四周的空间，由单独的物体到物体之间的空间对比”。所以笔者在图像处理时，可以使主要对象――普氏野马――处于画面下面靠前的位置，通过大与小、长与短、粗与细及色彩的对比等以平面的图像表现空间的深度，以产品空间中的抽象深度，使其具有平面与三维之间互错的变化，产生强烈的表现性。这也是汲取马蒂斯的创作理念，他说过：“我整张画的安排是表现性的（物象本身），物象空间位置以及灰色平行线的运用产生非透视法的空间处理效果，取消一切多余的东西，从而创造清新的意境”。
四、结语
随着计算机图像技术的发展，传统的艺术创作开始与计算机图像技术进行融合。文章以笔者本人创作的作品为背景，详细描述了木刻版画的光线处理、线条、节奏变化、情感表达和空间运用等技法在三维动画中的实践运用，为计算机动画创作进行了有益探索。应该说，计算机技术在一定程度上可以让创作者有更多的创作自由，但是在创作过程中，传统艺术的表现精髓与艺术理念必须得到忠实的反映，坚持以技术为载体表达艺术的意义。
参考文献：
[1]李桂金.谈电脑美术与版画艺术创作及教学[J].美术研究，2003，（3）：96-98.
[2]辜居一.数码技术与当代版画艺术的思考与实践[J].美术研究，2009，（1）：116-118.
[3]陈琦.此码非马――论现代数码图像与版画的界线[J].南京艺术学院院报（美术与设计版），2004，（1）：63-65.
[4]甘庭俭，赵丹，周晓年.论数码版画的艺术缺失[J].当代文坛，2009，（1）：114-117.
★ 动画论文
★ 毕设演讲稿
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