3D打印产品设计方案

3D打印产品设计方案——十二星座饰品系列1摘要本文分析了目前国内3D打印市场的产品销售情况，提供了一种十二星座首饰系列产品的设计方案，对产品的消费人群、产品价格进行了分析，设计了产品Logo，选择了产品的包装，提供了产品营销的初步方案，并打印出具有一定的美观性和实用价值的样品，验证了设计方案的可行性。关键词：3D打印产品设计饰品系列AbstractInthispaper,theauthoranalyzedthecurrentproductsalesofdomestic3Dprintingmarket,providedadesignschemeofthezodiacjewelryseriesofproducts,thepotentialconsumersandthepriceoftheproduct,anddesignedtheproductLogo,chosethepackingoftheproducts,providedthepreliminaryschemeofproductmarketing,andprintedoutcertainbeautifulsampleswithpracticalvalueinordertoverifythefeasibilityofdesignscheme.KeyWords:3DPrinting,ProductDesign,Accessories一、产品市场调查与分析1、我国3D打印市场概况当前，新一轮世界科技革命正在孕育，以3D打印技术为重要代表的第三次工业革命初见端倪。我国正处于工业转型升级的关键时期，3D打印技术的发展，对我国既是重大机遇，又带来了挑战。加快推进3D打印技术研发及产业化，对于提升我国制造业的整体创新能力，取得在数字化制造、智能制造方面发展的主动权，抢占先进制造业发展制高点，加快工业转型升级和经济发展方式转变具有重要意义。2近年来，我国积极探索3D打印技术的研发，初步取得成效，已有部分技术处于世界先进水平。同时，依托高校的研究成果，国内已有部分公司实现了3D打印设备的产业化，如北京殷华、湖北滨湖机电、南京宝岩自动化等，部分企业生产的便携式桌面3D打印机已具备国际竞争力，成功进入国外市场。国内的3D打印产业正在蓬勃发展，成为投资热点。一些中小企业成为国外3D打印设备的代理商，经销全套打印设备、成型软件和特种材料。还有一些中小企业购买了国内外各类3D打印设备，专门为相关企业的研发、生产提供服务。其中，广东省工业设计中心、杭州先临快速成型技术有限公司等企业，设立了3D打印服务中心，发挥科技人才密集的优势，向国内外客户提供服务，取得了良好的经济效益。关于3D打印发展的报道也比比皆是，关于3D打印的信息更是数不胜数，百度搜索“3D打印”约有三千万条相关信息，3D打印这一高新技术正逐渐步入我们的生活。三维打印各成型工艺都是基于离散—迭加原理而实现快速加工原型或零件的。首先建立三维CAD模型，然后对其切片分层（一般为Z向），得到离散的许多平面，把这些平面的数据信息传给成型系统的工作部件，控制成型材料有规律地、精确地、迅速地层层堆积起来而形成三维的原型，经后处理便成零件。从成型的角度，零件可视为一个空间实体，它是点、线、面的集合。三维打印的成型过程是体—面—线的离散与点—线—面的迭加的过程，即三维CAD模型—二维平面（实体）—三维原型的过程。三维打印技术主要包括光固化成型(stereolithography：SL)、迭层实体制造(laminatedobjectmanufacturing：LOM)、选择性激光烧结(selectedlasersintering：SLS)、形状沉积制造(shapedepositionmanufacturing：SDM)、熔融沉积制造(fuseddepositionmodeling：FDM)、三维印刷成型(threedimensionalprinting：3DP)等。（1）光固化成型(stereolithography：SL)根据零件截面形状，控制打印头在截面有实体的区域打印光固化实体材料和在需要支撑的区域打印光固化支撑材料，在紫外灯的照射下光固化材料边打印边固化。如此逐层打印逐层固化直至工件完成，最后除去支撑材料得到成形制件。（2）迭层实体制造(laminatedobjectmanufacturing：LOM)3根据CAD模型各层切片的平面几何信息驱动激光头，对底部涂覆有热敏胶的纤维纸（厚度0.1~0.2mm）进行分层实体切割。随后工作台下降一层高度，送进机构又将新的一层材料铺上并用热压辊碾压使其紧粘在已经成型的基体上，激光头再次进行切割运动切出第二层平面轮廓，如此重复直至整个三维零件制作完成。（3）选择性激光烧结(selectedlasersintering：SLS)利用粉末材料在激光照射下烧结的原理，由计算机控制层层堆结成型，首先铺一层粉末材料，将材料预热到接近熔化点，再使用激光在该层截面上扫描，使粉末温度升至熔化点，然后烧结形成粘接，接着不断重复铺粉、烧结的过程，直至完成整个模型成型。（4）形状沉积制造(shapedepositionmanufacturing：SDM)把熔融的金属（即基体材料）层层喷涂到基底上，用数控（NC）方式铣去多余的材料，每层的支撑材料喷涂到其他区域，再进行铣削，支撑材料可视零件的特征在基体材料之前或之后喷涂。（5）熔融沉积制造(fuseddepositionmodeling：FDM)将丝状热熔性材料加热融化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。热熔材料融化后从喷嘴喷出，沉积在制作面板或者前一层已固化的材料上，温度低于固化温度后开始固化，通过材料的层层堆积形成最终成品。（6）三维印刷成型(threedimensionalprinting：3DP)先铺一层粉末，然后使用喷嘴将粘合剂喷在需要成型的区域，让材料粉末粘接，形成零件截面，然后不断重复铺粉、喷涂、粘接的过程，层层叠加，获得最终打印出来的零件。2、目前3D打印技术的主要应用方向（1）工业企业新产品设计、试制及快速打印成形；（2）个性化产品设计及快速打印制造；（3）各种创意产品、玩具、礼物、文物、动漫游戏角色及人物模型等克隆复制；（4）3D照相馆；（5）医疗行业人体器官、医疗器械打印；4（6）建筑模型制作；（7）教育、科研、军事等行业的应用。3、国内服务方式目前国内在售的3D打印产品主要包括3D打印机、3D打印软件、打印机耗材、打印机配件等，3D打印服务主要集中于模型订制、彩色人像打印、个性化产品订制、动漫角色打印等，还较少有批量生产而又具有3D打印特色的品牌产品。以目前的主流购物网站淘宝网为例，搜索“3D打印”有1.36万件宝贝，主要包括3D打印机、打印耗材、模型打印、打印机零件等产品；搜索“3D打印服务”有1931件宝贝，主要做各种工艺的模型打印，其中，3D打印人像有共218件宝贝，约占11.3%。大部分商店提供的都是如下图1所示的模型打印服务，一般的服务流程是：（1）发送STL格式的模型文件给商家，并写好打印要求。一般要求客户自行提供三维数据模型，如果需要商家修改或修复模型还需另收费用。（2）联系客服商量打印事宜,并核算打印费用，大部分商家按克收取费用（1-2元/克），支撑部分也包含在内。（3）支付打印费用。（4）打印完毕，发货。打印时间根据模型大小、精度等确定，一般都较慢，3-5天内发货。图1部分商家提供的服务内容而目前有许多人想购买的是如下图所示的彩色3D打印人像，能够打印出真实的自己，如下图所示。5图2彩色3D打印人像二、市场主流产品分析1、产品销量分析以淘宝网上的3D打印商店为例，大部分店的月销量有上千件，甚至有月销量过万的，如下图所示（以模型打印为例）。这表明3D打印产品销售的前景极广，潜在市场较大，能够产生很大的经济效益。图3部分产品销量分析2、产品价格分析以耗材为ABS或PLA的普通模型打印为例，打印一个15cm高的单色人像模型（如下图所示），耗材费用在100元左右，还要附加支撑材料费用、模型修复处理费用、以及无法提供可以直接打印的三维数据而进行三维扫描、数据处理的费用等，因而往往价格高达几百元。图4单色人像6若以彩色3D打印人像为例，产品费用价格计算方法各不相同，但多数都高达上千元，打印一个1:1全身像需要数十万元。这些产品价格较高，往往其月销量为0，无人问津。图5彩色人像价格分析3、潜在客户群分析（1）购买模型订制服务的消费者人群大多是对3D打印行业了解较多的，他们大多能自行提供相应的STL文件以供打印，所需要的模型包括新产品设计模型、产品打样、设计实物建模等具有较高实用性，有助工业生产等方面的工作。但多数人对于三维模型设计软件了解较少，无法设计所需三维模型，若让商家提供设计服务又需较高的服务费用，价格过高让许多希望保留3D打印纪念品的消费者望而却步。（2）购买彩色3D打印人像服务的消费者往往是希望其具有较为重大的纪念意义，如结婚时及特殊纪念日订制婚庆人像、个性定制，但其高昂的三维扫描、打印费用以及打印出的模型与真人有所差距等因素使得销量难以提高，甚至是购买的人极少。三、产品概述1、产品主题——十二星座系列7图6十二星座示意图2、产品设计方案以十二星座为底板，设计三维模型，并打印。打印完毕后，根据其不同的造型处理成各具特色的首饰。整个产品设计方案由两位小组成员协作完成，共同进行了产品的主题选择、整体造型构思与相关文献资料的查阅工作。小组成员尹亚楠主要进行产品的三维数据模型设计与模型打印工作。小组成员陈佳主要进行打印样品的后处理工作与产品设计报告及答辩PPT的撰写。3、产品目标人群主要面向女性，相比而言，女生比男生梦幻，爱好浪漫，许多女性对星座很感兴趣，她们热衷于各种星座测试，每天必看星座运势，看各种星座贴吧，喜爱各种十二星座主题的饰品。淘宝网上有各种与星座相关的戒指、手链、项链、抱枕、手表等相关产品数万件，月销量上千件（如下图所示），当然也有不少与男性有关的星座饰品。因而星座饰品系列的销量较为良好。图7星座主题产品销量84、产品市场分析相比于市场上的多数针对于模型设计与人像扫描成型的服务而言，3D打印饰品系列在市场上还处于空白阶段，市场广阔，竞争小，具有纪念价值，包含了流行因素与科技因素，在科技高速发展的今天体现出了科学技术对生活的影响。目前3D打印技术高速发展，有不少的国际顶级时装设计师都设计采用3D打印制作的衣服、鞋子，所有关注时尚流行的现代女性都会愿意拥有一款3D打印的时尚单品，紧跟国际时尚潮流。5、产品售价ABS材料：单价12元/克。定价依据：材料成本、设备维护费用、产品设计费用等。其余产品视材料与工艺而定。所有产品根据其后处理后的不同美化方式定价，费用标准依据添加的部件而定。6、产品特色及优势（1）提供完整的三维数据模型，客户只需选择款式即可，无需客户提供专业文件，更无设计、修复模型所产生的附加费用，价格公道。（2）可根据客户的要求提供个性化服务，保证每个客户每次购买的饰品都拥有独一无二的记号，相较于其他饰品更能体现个人特色。（3）饰品体积较小，打印速度快，耗材较少，成本低，节约时间，交货快。（4）个性化服务选择多样，如刻字、特别定制情侣款、指定喜爱的颜色、改变饰品的大小。（5）打印出的各种造型可以组合处理成不同用途的装饰品，也可采用不同的后处理方式，如喷涂不同颜色、镀金、制成系列产品等，如下图所示。9图8产品发展方向7、营销方式（1）初期可给予一定的优惠，如打折、赠送小礼品等。（2）着重宣传个性产品，吸引有想法的年轻消费者，做特色产品。（3）将产品做成系列，逐步推出十二生肖系列、可爱动物系列、纯情花语系列、梦幻色彩系列等产品，注重设计风格，迎合市场动向。（4）产品成型后可进行淘宝试卖，节省成本。（5）网站视频推广，提高知名度。（6）产品大量生产后可进行联合相关卖家共同营销，并成立专门的电话营销中心，对部分客户尝试电话营销，或先进行电话推销，再派销售代表前往洽谈订单事宜，或对已形成合作关系客户，进行电话回访，关系维护。（7）开拓新