摘 要 本文简要叙述3D打印概念和国内外产业发展现状、发展趋势、应用前景进行了综合分析，介绍了3D打印技术在国内外设计创意产业领域的应用发展情况，对3D打印技术将给设计创意产业带来的变革进行了探讨，并分析了3D打印在设计创意产业发展面临的机遇和挑战。
关键词 3D打印 设计创意产业 变革
中图分类号：TP751 文献标识码：A
英国《经济学人》杂志2011年2月在 《第三次工业革命》一文中，对3D打印技术的发展作了介绍和展望，文章认为：3D打印技术未来的发展将使大规模的个性化生产成为可能，这将会带来全球制造业经济的重大变革。将 3D 打印技术作为第三次工业革命的重要标志之一，引发了世人的关注。
1 3D 打印概况
1.1 3D 打印的概念
3D 打印技术是制造业领域正在迅速发展的一项新兴技术，被称为 “具有工业革命意义的制造技术”。运用该技术进行生产的主要流程是： 应用计算机软件设计出立体的加工样式，然后通过特定的成型设备 （ 俗称 “3D 打印机”） ，用液化、粉末化、丝化的固体材料逐层 “打印”出产品。3D 打印技术是 “增材制造”的主要实现形式。“增材制造”的理念区别于传统的 “去除型”制造。传统数控制造一般是在原材料基础上，使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法，去除多余部分，得到零部件，再以拼装、焊接等方法组合成最终产品。而 “增材制造”与之不同，无需原胚和模具，就能直接根据计算机图形数据，通过增加材料的方法生成任何形状的物体，简化产品的制造程序，缩短产品的研制周期，提高效率并降低成本。
1.2 3D 打印技术所依托的关键技术
3D 打印技术需要依托多个学科领域的尖端技术，主要包括以下方面：信息技术，即要有先进的设计软件及数字化工具，辅助设计人员制作出产品的三维数字模型，并根据模型自动分析出打印的工序，自动控制打印器材的走向；精密机械，即 3D 打印技术以“每层的叠加”为加工方式，产品的生产要求高精度，必须对打印设备的精准程度、稳定性有较高的要求； 材料科学，即用于 3D打印的原材料较为特殊，必须能够液化、粉末化、丝化，在打印完成后又能重新结合起来，并具有合格的物理、化学性质。客观说，目前 3D 打印技术尚不成熟。作为一项多学科交叉的高新技术，还需要在各相关领域投入较大的研发力量，才能掌握完整的核心技术。
2 3D打印在设计创意产业领域的发展现状
欧美已将3D打印技术视为提升设计创意产业水平的键支撑技术之一。3D打印技术在设计创意产业的应用主要集中在三类：产品概念设计、小批量生产和个性化打印定制服务等。
2.1国外应用情况
在影视作品上，美国加利福尼亚州的Legacy Effect公司，利用Objet 3D打印机为电影特效片段制造3D模型和原型，为演员量身定制很多完全适合演员的脸、颈部和头部的道具。在电影《侏罗纪公园》、《阿凡达》、《钢铁侠》以及《复仇者联盟》中我们都可以看到3D打印机的杰作。
在时尚界，3D打印为带来的冲击，不仅在于“只要图能画出来，它就能成真”，并使以往布料难以淦释的立体造型得到实践，更重要的是3D打印制作时所使用的3D扫描图、尼龙材料为“合身”下了全新的定义——它可以完全服贴身形订制。新锐荷兰服装设计师伊里斯凡·赫本（IRIS VAN HERPEN ）看到了3D打印的这个特质，于2010年的阿姆斯特丹时装周上首度发表了以3D打印方式创作的“结晶”主题时装，3D打印由此正式跨入时尚设计界，成为潮流思维的环节。
人像打印方面日本的技术是领先全球的。早在2011年，一家总部设在秋叶原名为“克隆工厂”的3D打印公司已开始提供服务，为了获得人像。使用单反相机，然后3D渲染，再3D打印出来，最后你可以得到一个微型的“克隆”自己。整个制作过令人印象深刻。
产品设计方面，日本的Studio Shikumi手工作坊，一家有着 400 年锻刀历史和日本一家初创公司 Kabuku 合作，将现代 3D 打印技术与传统锻刀技术结合，以一种独特方式呈现日本传统刀剑制作工艺，终于制作出 SUMISAYA 武士刀。
2.2国内应用情况
在电影《十二生肖》中，成龙扮演的国际大盗获取了圆明园兽首模型的三维数据，远程传输到同伙电脑上，与真品完全一致的铜兽首赝品通过3D打印机复制成功。这正是当下科技界最前沿3D打印技术的艺术反映。
2014年6月东莞市3D打印技术产业联盟正式在横沥模具产业协同创新中心揭牌成立，东莞已形成较为完整的3D打印产业链。目前推出了动态3D扫描系统、立等可取的3D个性化定制品、儿童3D打印互动专区、3D打印科普宣传及私人定制3D造像等服务。其具特色的动态3D扫描系统大大缩短了以往制作3D人像需要保持3分钟不动的扫描过程，只需0.005秒便可以捕捉好跳跃、旋转、跑动等动态画面，随即得到拍摄人物的3D数据，市民可以选择制作成专属影像MV在朋友圈分享或是制作成3D人像留作纪念。
2014年国庆花卉布置中首次使用了3D打印技术，根据做出的模型来确定每朵花、每片配叶的空间位置，使花坛造型更逼真，尺寸更加精确，也提高了施工效率。花坛造型更加丰富逼真，天安门广场中心15米高的“大花篮”还可抗10级大风。
3 3D打印对设计创意的变革
随着3D打印的普及，创意与设计远比生产制造更加重要，将直接带来设计创意产业的勃兴。
3.1个性化、特质化的表现手段
创意的本质在于对现有事物的重新诠释与突破，设计师将无限的想象空间赋予创意独有的个性化内涵，而在3D打印技术出现之前，真正转化为创意实物作品受限于创作成本，更多的创意只是局限于图纸或设计师的脑海中。3D打印技术理论上的技术特性，将设计师的一切创意打印成现实成为一种可能，或许目前 3D打印成本存在着有一定的局限性，但比以前无法实现的创意更进了一步，时间上更为快速。
3.2设计创意空间的无限
3D技术最大的优势在于可以补足传统制作难以做出的一些设计，使得设计师可以将所有的精力放在设计上，而不需要花很多精力和时间去迁就制作方式。你的任何一个想法，只要你有创意，只要你可以设计建模，3D打印都可以很容易地实现。3D打印可以让设计师摆脱约束，不再局限于传统的制造工艺的局限性； 3D打印机可以突破这些局限，开辟巨大的设计空间，设计师可把单纯的想法或创意直接变成一个终端产品，甚至可以制作目前可能只存在于自然界的形状。
3.3全新的生产方式
3D打印以数字化、网络化为基础，实现直接制造和批量定制的新的制造方式；3D打印可实现个性化、艺术化专属定制，能与生物工程结合，与艺术创造结合，满足消费者个性意愿等。3D 打印将设计师的创意更为直观地呈现给普通消费者，设计师只需要将设计好的创意变为 3D 打印模型文件，消费者通过 3D 打印将创意转化为实物。安德森就指出，产品制造的数字化变革绝不仅仅是优化现有的制造业，且是将制造延伸至范围更广的生产人群当中——既有现存的制造商又有正在成为创业者的普通民众。
3.4设计成本的降低
设计人员和工程师使用3D打印设备进行概念开发和产品设计。他们帮助使用者或者潜在的客户通过实际模型来了解、感受一个真实的零件，而不是依赖他们想象生成的一个计算机图形。
更快地进行设计迭代，及早反馈设计缺陷，及早变更可节省成本。在当前商业环境下，利用 3D 打印技术，可以优化设计流程，公司能够对他们的新想法和众多的设计迭代进行实验，而无需太多的时间或者工具成本，利用 3D 打印通过与其他部门进行频繁地交互和协作，及早解决设计缺陷，将降低这些变更成本。
由于该技术本身的特点，3D打印技术将会大大缩减劳动力成本，这对于亟待转型的中国经济来说，具有非常重要的意义。
3.5精确的实体复制
用3D打印机、3D打印技术可以随时随地把数字模型再现为实物。3D打印技术取代了传统的手工制模的工艺，在作品精细度、制造效率方面都带来了极大的改善和提高，对于有实物样板的作品在编辑、放大、缩小、原样复制等方面都能够更为直接准确，可以高效的实现小批量的生产，促进文化的传播和交流。该技术带来了大量的跨界整合和创造的机会，尤其是给艺术领域的艺术家们带来了更为广阔的创作空间，3D打印应用于设计创意产业是一个革命性的进步。
4 3D打印在设计创意产业发展面临的形势
根据沃勒斯（Wohlers）2014年报告显示，全球3D打印产业产值在1988～2010年间保持着26.2%的年均增长速度。报告预期，3D打印产业未来仍将持续较快地增长，到2016年，包含设备制造和服务在内的产业总产值将达到31亿美元，2020年将达到52亿美元，到2018年，3D打印行业规模将从2013年的30.7亿美元增长值128亿美元，到2020年该数字将超过210亿美元。
我国将创新驱动发展作为转变发展方式，加快工业转型升级的国家战略，对技术创新及产业化应用的研发投入力度不断加大。3D打印作为新兴产业有望纳入国家重点支持的战略性新兴产业，技术创新和产业化将迎来有利的政策环境。2015年2月28日印发《国家增材制造产业发展推进计划（2015—2016年）》，提出到2016年，初步建立较为完善的增材制造产业体系，产业销售收入实现快速增长，年均增长速度30%以上，整体技术水平与国际同步。《计划》提出，要着力突破3D打印的专用材料，尤其是针对航空航天、汽车、文化创意、生物医疗等领域的重大需求，突破一批专用材料。
虽然3D打印在设计创意产业取得了较快的增长，但是还存在着一些瓶颈和挑战，需要我们面对和克服，为3D打印在未来得到更好的发展。
（1）突破 3D 打印材料的局限。作为一种增材制造工艺， 3D打印可以加工任何复杂结构的产品，加工范围可包括金属、塑料、生物、建筑等各种材料。
目前对于 3D 打印技术的发展，我们讨论更多的是材料的局限性，3D打印所使用的无论是 ABS、光敏树脂或高性能复合材料或金属粉末、尼龙等等，受制于技术本身。这些材料所打印出来的产品在实用性、美观度上与我们的预期还有一定的差距，相信材料的多样性问题在以后一定会解决，只是当前我们选择的材料有一定的局限性。在创意设计领域，设计师对材料的依赖比传统制造业会更少，更有发挥空间。对于设计师的创意设计而言，材料只是技术的一种表现载体，载体的不同最多表现的是对于作品质感的不同感觉。设计师们需要更为巧妙地将现有材料与设计相结合，完满的配合传统材料进行更为大胆的创意和应用。
（2）我国在3D打印消费品产业普及困难。目前，3D打印被认为在生命科学和医疗领域具有强大的发展空间，而在设计创意产业这个市场还处于起步阶段。现有3D打印机造价仍普遍较为昂贵，3D打印的材料也比较贵，导致其成本仍然较高，无论对于工业级用户还是个人消费者来说，市场需求明显不足。即使工业级3D打印机，我国用户企业对使用3D打印机进行产品开发与原型制造方面意识不足，给其进一步普及应用带来了困难。
（3）精度、速度和效率不尽人意。目前3D打印成品的精度还不尽人意，打印效率还远不适应大规模生产的需求，而且受打印机工作原理的限制，打印精度与速度之间存在严重冲突。
（4）建设完善创新设计生态系。3D打印技术的普及将使创意更容易被复制和扩散，设计创意产业的盗版风险大大增加，现有知识产权保护机制难以适应产业未来发展的需求，我们必须加强3D打印背景下知识产权的保护，建设完善创新设计生态系。
设计师将 3D 打印应用到创意设计上，对 3D 打印市场的普及与推广会起到推波助澜的作用。3D 打印同时将给设计师更大的创作空间，为设计师插上创意的翅膀，使创意真正飞入寻常百姓家。
基金项目：2014湖北省教育厅人文社科项目，3D打印技术对设计创意产业发展的变革研究。项目编号：14Y044。
参考文献
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