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工业设计创新
在创新驱动发展战略实施、工业和信息化深度融合战略的大背景下,将“创新设计和智能制造技术”引入到产品设计、造型、制作是工业设计专业建设的新趋势。为此,先临三维提出以“创新设计和智能制造技术”实验中心建设为创新实践平台的整体解决方案,旨在加强高校各层次专业设计人才的培养,力求毕业生具备综合设计能力,兼备创新思维能力、工程技术应用能力、设计统筹管理能力。

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  中国是制造业大国,创意和设计服务、高端制造却在全球产业布局中落后。很重要一个原因是,我们的创意和设计产业、教育中,传统工具繁杂的操作和加工局限性束缚了创造力,创意概念往往只能停留在脑袋里、计算机里,缺乏有效的创新设计实现途径。


国家对工业设计产业高度重视。2010 年,工信部等印发了《关于促进工业设计发展的若干指导意见》;2013 年,工信部认定了首批国家级工业设计中心;2014 年1 月,李克强总理主持召开国务院常务会议提出:“依靠创新,推进文化创意和设计服务等新型、高端服务业发展,促进与相关产业深度融合,催生新业态、带动就业、推动产业转型升级。”
 
  目前我国工业设计普遍存在产品创新不足,更多的设计单位偏重于产品的外观设计,缺乏对互联网时代的产品生命周期管理的全面把握,硬件交互设计、软件交互设计从“以产品体验”到“用户体验”的转型较慢。高校每年培养的工业设计人才数量极多,而真正满足市场需求的人才很少,不同高校间人才培养定位的层次模糊,难以满足市场多层次的人才需求。高校工业设计人才培养应紧跟第三次工业革命的浪潮,培养以市场需求为导向,具备创新思维和工程技术应用能力,兼备设计统筹管理能力的工业设计人才。
 
  需在传统工业设计教育体系中引入创新设计思想。工业设计的过程实际上是赋予了科技和文化一个表现形式,设计专业学生除了知晓艺术设计、机械设计等知识之外,需要了解自然、人文、社会、历史等文化知识,需要了解新科技、新方法、新工艺,设计资源共创分享、网络协同设计、可视化设计与虚拟现实、3D打印等将成为创新设计的新方式。


 

  现阶段,逆向工程、3D 打印等创新设计工具在高校中的应用主要体现在三个层次上:(1)教学:高校可以将逆向工程与3D 打印等作为工业设计的创新元素应用在日常教学中;(2)产教结合:技术的应用加强了高校与企业对接的能力,将市场项目引入高校教学的同时服务了企业;(3)科研:专业设备的提升加强了教师的科研能力,为科研提供了有力的技术和硬件支撑。

 
1. 逆向设计
  逆向设计是通过三维扫描仪扫描产品获取三维空间数据,通过逆向设计软件和工业设计建模软件对采集的三维数字模型进行改型设计,实现了从实物到三维数据的建模过程。逆向工程实现提高了对产品的改型或仿型设计、原产品的数据还原、数字化模型的检测等方面工作的效率。
 
正向设计与逆向工程的区别
 
创新工业设计基本流程

    
利用扫描油泥数据,逆向设计鼠标
 
2. 三维可视化自由设计
  提升传统正向的快速表达能力是创新设计的发展的方向,借助三维可视化自由设计系统,可以实现产品设计中创意的感性表达。以Freeform为代表的自由设计软件借助触觉笔,融合视觉和触觉完成模型构建。Freeform模拟触觉并与虚拟对象交互,填补了传统CAD设计中难以快速完成的细节设计,使设计不再受传统三维设计软件工具的限制。
  
  配置触觉设备的三维可视化自由设计
 
3. 人机工程
  将人机互动设备引入到工业产品的用户体验反馈是创新设计发展的新方向,人机互动设备包括:眼动仪、脑动仪、行为分析仪、生理督导记录仪、面部表情分析系统等,应用高科技的分析设备实现用户体验定性分析转为定量分析。


 
  面部表情分析系统和眼动仪
 
4. 虚拟仿真
  虚拟测试是应用数值模拟原理对实物产品的三维模型设置工作环境,利用计算机模拟实际环境下的产品运行情况。目前数值模拟在工程领域应用广泛,利用ANSYS、CFD等软件可以实现大部分工程项目及复杂产品的虚拟测试,而将数值模拟应用到工业产品设计的开发也是工业设计创新发展的新方向。以赛车车身设计为例,车身的流线体形状在赛车高速运行是对空气阻力的影响极大,在车身概念设计完成后引入以CAE为代表的虚拟测试,可以设计阶段预测空气阻力,探寻最佳流线体,从而改善设计,提高设计效率。

 
虚拟测试的应用
 
5. 3D打印
  3D打印具有生成高复杂度的产品,便于修改,生产迅速,高效个性化定制等特点,在工业设计的外观设计、结构设计、手板制造的流程中具备广阔的应用前景。引入3D打印技术已成为工业设计发展的新趋势。
 

 先临三维的工业设计创新综合方案可以为教育类客户提供以下支持:


1. 在设计阶段:运用逆向设计、自由设计、虚拟仿真等数字化方案,设计完成得更轻松,设计结果更完美;
 
2. 在创意实现阶段:3D打印机能快速呈现概念模型,把创意实体化,给设计师及交流对象直观的感官反馈,方便师生高效地进行外观展示、感知反馈、模型验证,大大降低了创意设计的时间成本和费用,激发了学生创意潜能
    
    
3D打印快速实现由数字模型到实物
 
3. 在结构设计阶段:利用3D打印制作产品部件,可以迅速地对产品进行装配验证和功能测试,确定产品结构。
 
   
 利用3D打印对实现对洒水器、耳机、水壶构件进行装配验证
 
4. 在模具成型阶段:3D打印替代传统利用CAD/CAM对模具原型的制造工艺,师生可以快速经济地制作出高精度的原型用于硅胶模翻模或直接精密铸造。
 
 
 将三维数字模型直接打印成实物,将手板制作的时间缩短到几小时
 
5. 小批量制造:工业设计产品在小批量试制时,或者给客户做个性化定制时,可以直接3D打印出需要的零部件,作为最终产品。
    
 

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