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激光快速成型技术及其在产品设计中的应用(1) |
( 本站提供 应用行业：智能工控 阅读次数：18
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一、模型在产品设计中的重要意义
工程设计是一种思维活动，是“对技术产物创造性的严密的预先构思”。
设计过程是被设计对象随着设计者的思维活动由不确定性向确定性转化的过程。
这一过程一方面意味进行技术创新的机会。一个产品的技术含量、技术性能、制造成本，以 及市场销售收益，在很大程度上取决于设计。
这一过程另一方面又意味着一种风险：走弯路的风险、走错路的风险、甚至是失败的风险。 产品的复杂程度越高，这种风险也就越大。设计者在设计过程中不能不考虑这种风险，常常 为了避开风险而舍弃了创新。 怎样才能充分利用创新的机会，提高设计质量，降低设计成本 ，同时又最大限度地降低风险，提高产品开发的一次成功率，此外，激烈的市场竞争还要求 以 最短的周期完成设计开发工作，提高对市场需求的响应速度。这就需要对工程设计这一思维 活动本身所具有的特点和规律进行研究，于是诞生了设计方法学。
按照设计方法学的观点，工程设计这一思维活动既具有内在性的特点，又具有外在性的特点 ，所谓“内在性”，是指思维是在设计者的大脑中进行的，各人的思路、思维方法各不相同 ，而且是外人所不可见的；所谓“外在性”，是指设计者的思维过程、思维结果又都要以一 定的形式记录下来、表达出来，和别人(其他设计者、制造者以及用户)进行交流，这种思维 过程、思维结果固然可以用语言的形式加以表述，但是在工程设计中更多的是通过模型加以 表述。原理图、草图是模型，图纸、计算书是模型，纸板模型、木模、粘土模型是模型，计算机内 的计算模型、CAD模型、有限元模型是模型，制造出的样机也是模型，因此，这里的“模型”是广义的，它包含了英语单词中sketch、drawing、model和prototyping所表述的全部内 容。在被设计对象随着工程设计过程由不确定性向确定性转化的不同阶段， 上述这些模型发 挥着不同的、但又都不可忽视的重要作用，特别是随着被 设计对象复杂程度的提高， 随着旨在提高设计效率、缩短设计周期和提高一次成功率的并行工程的实施，在设计过程早 期对模型的要求显得越来越迫切。
三维的CAD模型可以有效地适应这种需求。有了三维CAD模型，可以进行结构、性能分析，可以进行模拟装配，可以进行外观造型的渲染，甚至可以在虚拟现实环境下进行操作和使用。 虚拟设计、虚拟制造为设计方法学注入了全新的研究内容。
但是，计算机中虚拟模型的出现，并没有、也不可能完全替代其它形式的模型，特别是具有三维实体形态的其它模型，例如：
在产品的造型设计中，不仅要考察产品的外形、色彩效果，甚至要考察其手感；
在航空、航天器的设计中，没有因为三维CAD的采用而放弃采用空气动力学的“风洞”试验 ，同样，汽车工业中任一新车型开发过程中也不能不进行结构安全性的“碰撞”试验；
尽管有十分详尽的军事地图，在大型战役的指挥中，“沙盘”仍是不可缺少的。
这一切都是因为：
1.计算机模型毕竟不能提供产品的全部信息(如手感)；
2.计算机模型只能模拟我们已知的环境条件；
3.三维空间中的实体模型比二维屏幕上的模型更具有“真实感”和“可触摸性”
4.计算机模型本身也需要接受验证。
因此，在大力研究和应用三维CAD基础上的虚拟设计、虚拟制造的同时，还要积极研究和采 用同样是在三维CAD基础上产生和发展起来的快速成形技术。
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