胡淵

【摘 要】當(dāng)大眾掌握了自生產(chǎn)工具，特別是3D打印、4D打印等增材制造工具的普及，大大降低了創(chuàng)新的技術(shù)門檻，個(gè)性化制造將由此而興起。進(jìn)入這個(gè)時(shí)代，現(xiàn)代企業(yè)之間的競爭，將不再是整體產(chǎn)品之間的競爭，而是個(gè)性化服務(wù)之間的競爭。職業(yè)教育中加強(qiáng)對個(gè)性化創(chuàng)意設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)已經(jīng)刻不容緩，將對推動職業(yè)教育的“雙創(chuàng)”工作，提高設(shè)計(jì)制造專業(yè)就業(yè)率產(chǎn)生積極影響。

【關(guān)鍵詞】職業(yè)教育；個(gè)性化制造；4D打??；創(chuàng)意設(shè)計(jì)

【Abstract】When the public has mastered the production tools， especially the popularity of 3D printing， 4D printing and other materials for the production of materials， greatly reducing the technical threshold of innovation， personalized creative manufacturing will rise. Into this era， the competition between modern enterprises， will no longer be the overall competition among products， but the competition between individual services. Vocational education in strengthening of personalized creative talent training is urgent， to promote vocational education "hit" work to improve the employment rate have a positive impact.

【Key words】Vocational education； Personalized manufacturing； 4D printing； Creative design

0 引言

當(dāng)大眾掌握了自生產(chǎn)工具，特別是3D打印、4D打印等增材制造工具的普及，大大降低了創(chuàng)新的技術(shù)門檻，個(gè)性化制造將由此而興起。4D打印的開發(fā)和研究，向人們展現(xiàn)出另一個(gè)充滿智慧、想象空間巨大的個(gè)性化創(chuàng)意設(shè)計(jì)與制造的世界。

1 個(gè)性化制造的悄然來臨

4D打印雖然是3D打印的升級版，但顛覆了3D打印的概念。從工業(yè)制造的層級來說，無論是現(xiàn)階段的等材制造（鍛造、鑄造、粉末冶金等）、減材制造（機(jī)械加工、激光切割等）、還是高級階段的增材制造（3D打?。?，都約束在相對恒定的三維空間，性狀一般不再改變。但是，4D打印不僅有了三維空間，而且性狀會改變，即增加產(chǎn)品自行創(chuàng)意變化的環(huán)節(jié)，使個(gè)性化制造成為現(xiàn)實(shí)。

1.1 個(gè)性化制造對傳統(tǒng)制造業(yè)的影響

以4D打印為代表的個(gè)性化制造是智能材料、成型制造技術(shù)和自組裝軟件的結(jié)合，對所有制造業(yè)的影響都非常顯著，或?qū)氐赘脑靷鹘y(tǒng)制造業(yè)。（1）大幅降低復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的制造成本。（2）最大化滿足個(gè)性化需求。4D打印只需在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)加以修改即可，無需增加制造成本，甚至比傳統(tǒng)的批量化制造成本還要低廉。（3）減少了人工組裝成本。4D打印的零部件具有自動組裝的功能，取代了廠家或用戶自行組裝。（4）可以減少倉庫數(shù)量。4D打印由原材料直接生成成品，這樣只需保留原材料倉，可以減少半成品和成品倉庫的建設(shè)和租賃費(fèi)用。（5）創(chuàng)意設(shè)計(jì)空間被無限擴(kuò)展。凡是設(shè)計(jì)師能描繪出來的奇思妙想，在4D打印里都能很好地得到實(shí)現(xiàn)。（6）打破專業(yè)界限，實(shí)現(xiàn)跨界發(fā)展。4D打印技術(shù)的應(yīng)用，大幅度降低了制造復(fù)雜零部件所需的專業(yè)技能要求，從而有效降低制造的專業(yè)門檻和人力成本。（7）有效簡化制造環(huán)節(jié)。4D打印技術(shù)僅需要一臺打印機(jī)，就可按照用戶要求直接以不同的材料打印出整體產(chǎn)品或相關(guān)部件。（8）成品率得到大幅度提升。在4D打印時(shí)代，決定產(chǎn)品成品率高低的關(guān)鍵要素不再是生產(chǎn)過程，而是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，取決于設(shè)計(jì)部門對打印材料、設(shè)備的正確配置和選用。（9）可以實(shí)現(xiàn)不同材料的混合制造。4D打印技術(shù)可以同時(shí)將塑料、金屬或其它材料通過同一臺設(shè)備進(jìn)行混合打印。（10）可以實(shí)現(xiàn)批量產(chǎn)品的一致性。4D打印技術(shù)讓復(fù)制產(chǎn)品就如同復(fù)制電腦文件一樣簡單，不論是大批量或是小批量生產(chǎn)，都能完美地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的一致性。

1.2 個(gè)性化制造對商業(yè)生態(tài)的影響

科技的發(fā)展往往在出現(xiàn)征兆后就會以驚人的速度產(chǎn)生裂變， 個(gè)性化制造不僅改變了制造業(yè)生態(tài)， 或?qū)⑦M(jìn)一步改變商業(yè)生態(tài)，帶來一場商業(yè)生態(tài)的革命。

最簡單的例子就是某些需要用戶親自動手組裝的家具將會被改變。例如某用戶去家具店買回4D打印的桌椅，搬回家放在陽臺上，給它們澆上水，然后回房間看看電視，后來桌椅就自動組裝好并呈現(xiàn)在眼前了?；蛘呶磥碛脩魮碛幸慌_屬于自己的4D打印機(jī)，隨時(shí)在家里或是特定的場所打印家具而不用去家具店了。

隨著4D打印技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的以整體產(chǎn)品銷售為主的商業(yè)模式或?qū)⒈活嵏?。一方面，未來的商業(yè)市場不再銷售整體產(chǎn)品，或?qū)⒁蕴峁?D打印服務(wù)與技術(shù)支持服務(wù)為主。另一方面，將產(chǎn)生一大批以零部件供應(yīng)為主的各種類型的連鎖供應(yīng)鏈，一些關(guān)鍵零部件都將以配售的方式存在于各種商業(yè)物流環(huán)節(jié)之中。用戶將所購買的關(guān)鍵零部件與自己所打印的進(jìn)行組裝，即可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的創(chuàng)意需求。此外，從事創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的人員將通過為用戶提供咨詢、培訓(xùn)，并為其提供4D打印服務(wù)而獲得商業(yè)利潤。

個(gè)性化制造雖處在萌芽時(shí)期，但它不僅對傳統(tǒng)制造業(yè)帶來影響，還將對生物科學(xué)、材料科學(xué)、軟件、機(jī)器人、運(yùn)輸、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、施工、創(chuàng)意文化藝術(shù)甚至太空探索領(lǐng)域帶來革命性變化。

2 個(gè)性化制造的主要模式

從引進(jìn)設(shè)備到中國仿造，從吸收消化到中國制造，從改進(jìn)提高到中國智造，中國要從一個(gè)世界制造中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)世界創(chuàng)造中心，就必須加快實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略。在德國工業(yè)4.0和中國制造2025的新背景下，大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的格局有望快速形成，4D打印技術(shù)必將處于風(fēng)口。以匠心獨(dú)運(yùn)的創(chuàng)新思維和精雕細(xì)琢的工匠精神，來滿足不斷增長的用戶的創(chuàng)意需求，迎接個(gè)性化制造時(shí)代的來臨。由4D打印開啟的個(gè)性化制造時(shí)代具有以下特征：

2.1 個(gè)性化制造社群成為普遍的商業(yè)模式

在個(gè)性化制造時(shí)代，幾個(gè)志趣相投的同學(xué)、同事、鄰居或網(wǎng)友，就可以構(gòu)建一個(gè)社群。這個(gè)社群的概念并不一定是和互聯(lián)網(wǎng)社群一樣的大概念。他們是一群以創(chuàng)意產(chǎn)品滿足享受需求，以相同興趣和相同創(chuàng)意理念集結(jié)起來的固定群組。他們在社群內(nèi)互助學(xué)習(xí)，不斷提高創(chuàng)新技能，展示自己獨(dú)創(chuàng)的創(chuàng)意產(chǎn)品。社群為每個(gè)人提供了創(chuàng)意產(chǎn)品交流和制作的服務(wù)平臺，使社群成為一種商業(yè)模式。各個(gè)創(chuàng)意社群相互鏈接，組成更大的社群群體，這將是這個(gè)時(shí)代特有的生存方式。

2.2 個(gè)性化制造網(wǎng)絡(luò)+的共享平臺越來越多

個(gè)性化制造的發(fā)展必將與“互聯(lián)網(wǎng)+”聯(lián)姻，通過分享創(chuàng)意理念激發(fā)創(chuàng)新活力，借助信息技術(shù)鏈接千萬人的創(chuàng)意，并構(gòu)建四大共享平臺：

（1）個(gè)性化制造門戶資訊平臺，不斷提供有關(guān)個(gè)性化創(chuàng)意設(shè)計(jì)制造的行業(yè)信息和前沿科技；

（2）個(gè)性化創(chuàng)意產(chǎn)品電子商務(wù)平臺，將各種個(gè)性化產(chǎn)品集中到平臺上，并向眾多社群推廣；

（3）個(gè)性化創(chuàng)意產(chǎn)品定制服務(wù)平臺，切實(shí)為顧客提供獨(dú)特的個(gè)性化產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造服務(wù)。

（4）個(gè)性化制造設(shè)備共享平臺。例如，社群里的人員可以共享一臺4D打印機(jī)，大家只需要在自己的電腦上進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)，然后上傳到4D打印機(jī)上就可以進(jìn)行打印了。顯然，這個(gè)社群還可以將這臺打印機(jī)租出去，這就構(gòu)成了更大的一個(gè)共享經(jīng)濟(jì)圈。

3 個(gè)性化創(chuàng)意設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)途徑

個(gè)性化制造是建立在材料、設(shè)備、軟件三大技術(shù)系統(tǒng)集成基礎(chǔ)之上的。即形狀記憶合金、自修復(fù)材料以及其他智能材料的生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)；4D打印機(jī)設(shè)備及其它掃描、射頻智能設(shè)備的生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)創(chuàng)意設(shè)計(jì)和形變程序設(shè)計(jì)軟件的研發(fā)擴(kuò)展系統(tǒng)。伴隨著個(gè)性化制造的遍地開花，個(gè)性化創(chuàng)意設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)已刻不容緩。

3.1 要加快個(gè)性化創(chuàng)意設(shè)計(jì)的師資建設(shè)，籌備個(gè)性化制造研究院，組建個(gè)性化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)研究團(tuán)隊(duì)。充分發(fā)揮高?？蒲袃?yōu)勢，設(shè)立3D、4D打印等個(gè)性化制造特色專業(yè)，制定教育培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)，編寫相應(yīng)教材，大力提高中高等職業(yè)教育水平，為社會培養(yǎng)個(gè)性化制造應(yīng)用人才和研發(fā)人才。

3.2 確立個(gè)性化制造技術(shù)的產(chǎn)學(xué)研模式，避免產(chǎn)學(xué)研的錯位競爭。明確主導(dǎo)基礎(chǔ)科學(xué)、應(yīng)用研究、共性技術(shù)的主體，分工合作，以營造一個(gè)良好的產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新體系。特別是要重點(diǎn)突破智能材料、大型打印設(shè)備及程序軟件設(shè)計(jì)的瓶頸制約。

4 結(jié)語

進(jìn)入個(gè)性化制造的時(shí)代，產(chǎn)品和生活將變得更加個(gè)性化。3D打印技術(shù)只用了短短20年的時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了從構(gòu)想走向廣泛應(yīng)用。在科技高速發(fā)展、社會產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)邁向個(gè)人體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)的今天，完全有理由相信，在不遠(yuǎn)的將來，隨著家用4D打印機(jī)走進(jìn)千家萬戶，4D打印必將成為一種生活時(shí)尚，日常的衣食住行都可按人們心中天馬行空的想象打印出來，個(gè)性化制造時(shí)代也將這樣如期而至，必將迎來各類個(gè)性化創(chuàng)意設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)和教育事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳根.4D打?。焊淖兾磥砩虡I(yè)生態(tài)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015，8.

[2]李滌塵，蘇秦，盧秉恒.增材制造-創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)的利器[J].航空制造技術(shù)，2015（10）：40-43.

[3]Mercè Gamell.4D打印將給制造業(yè)和機(jī)器人帶來怎樣的影響[EB/OLJ].機(jī)器人.2015-8-26 http：//www.roboticschina.com/ART_8800697129_500001_NT_5a529fef.HTM.

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