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3D打印与智能材料的融合探索

来源:杰呈3D打印 发布时间:2025-11-22 11:20:26 浏览次数:0
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物质生活水平不断丰富,消费者对消费品的需求呈现出更高、更深层次、多角度的发展趋势。人们不再满足于物质的基本功能,转而追求情感化和互动化的精神需求。这种构建于物质满足基础上的深层次精神文化追求,在另一层面上映射出社会经济的发展和人们生活水平的时代韵律。

一、灯具市场现状与消费者需求转变

从国家统计局2019年、2020年1-12月统计的数据来看,我国的家具类、家用电器和音像器材类商品零售均出现一定幅度的下跌,灯具产品亦在其中。由此可见,单一功能的灯具已不再具有行业竞争力。灯具的多样化、个性化和多功能化在市场上越来越受消费者的欢迎。

灯饰的发展经历了从最初的单纯照明、分区照明,到具备声控、光控、PIR、蓝牙Mesh技术、Z-wave技术、Zigbee技术、Wifi控制等先进功能,再到现在的场景功能灯、彩色+变色光源等,呈现出缤纷多彩的发展态势。在功能上,灯饰不仅提供照明,还起到美化环境、装点修饰的作用。在现代科技发展和大数据的背景下,灯饰产品的发展应结合时代科技的发展和广大人民群众的喜好,通过不同角度的表达方式更有效地展现其魅力。

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二、智能化产品的发展与智能材料的特性

1984年,美国联合科技公司提出了“智能化建筑设计理念”,从此“智能”一词在各个国家开始蔓延。伴随着4G、5G网络技术的发展,智能化产品愈演愈烈。目前,智能产品主要分为两类:

  • 一类是基于互联网、信息管理、大数据等技术,对整个住宅在灯光管理控制、家电设备控制、环境监测、安全防护、影音娱乐控制等方面进行整体控制的体系。
  • 另一类是制作物件本身材料的智能性,一般指以特定条件响应环境变化,具有自感知、自诊断、自驱动、自修复的能力,以及多功能性和感受环境变化的响应。在预定的激励或刺激(如遇水、冷却或加热、光照)下,能够自我变换形状、物理属性或功能等。

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三、3D打印技术与智能材料的应用现状

3D打印技术与智能材料的结合大多应用在人们生活、艺术、航空、航天、医疗、军事等领域。智能材料在医疗、航空、建筑等方面的研究和应用较多,但应用在装饰、家居产品上的却微乎其微。因此,本文基于3D打印技术,结合艺术设计原理和方法,探索将新型的智能材料用于家居灯饰产品设计中,为家居灯饰产品的发展提供另一种可能性,同时希望研究成果能为今后更多的灯饰或家居产品提供更多的灵感。

(一)4D打印概念的提出与发展

2013年,麻省理工自组装实验室的联合主任斯凯拉·蒂比茨(Skylar Tibbits)在TED演讲中演示了智能材料在水环境的刺激下自动组装成不同的结构。同时,他提出了新的概念——4D打印,即通过3D打印技术将设计内置到材料本身,使打印的物体能够通过外部环境的刺激发生相应的变化,展现智能材料自身多性能的空间。该概念一提出,便引起了人们的广泛重视,自此,相应的材料、技术和应用崭露头角。

(二)4D打印技术的实现方式

在3D打印技术的基础上增加一个四维的时间维度,利用智能材料自身在时间维度上自驱动、自变化、自回复的特性,将敏感元件、驱动元件等混合到基体材料中,结合3D打印技术提供一种新的表现形式。3D打印技术和光热致变材料的灯饰产品的表达方式,以形状记忆变化和色彩记忆变化为主。

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四、灯具与灯饰的概念区分及灯饰设计要求

“灯具”与“灯饰”是两个相互关联却各有侧重的不同概念。灯具主要用于照明,而灯饰在满足照明的基础上更具有装点生活、美化环境的作用,是文化、情感表达的载体,一般用于聚光、调节光线亮度、防尘、防触电、保护眼睛和装饰等。它承载着室内环境的具体使用功能,是艺术性与技术性结合的具有实用性的艺术品。随着物质生活水平的提高,消费者对灯饰设计也提出了更高要求。灯饰设计不仅要运用新技术、新材料以及新内涵,而且要讲求灯饰设计的可制造性、设计的人文价值和社会价值。

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五、智能家居照明领域的发展趋势

在智能家居照明领域,阿里、腾讯、绿米、小米、海尔等互联网、家电企业也跨界而来,开始照明设计和照明销售,试图打造自己的智能生态圈。目前,灯饰的发展趋势逐渐从纯粹的智能功能的发展转向更注重人的行为的智能照明,智能照明在市场所占份额和灯饰占比越来越重。目前,飞利浦、索尼、通用电气、小米、魅族等均已经推出智能灯泡产品。

六、3D打印技术的定义与特点

3D打印技术也称为“增材制造技术”,在3D设计模型的基础上,运用材料,将虚拟的、数字的物理模型快速通过增材制造的方法在真实世界展现。它区别于传统生产的制造方式,传统的生产制造方式属于等材制造或减材制造技术范畴,而3D打印属于增材制造技术范畴,具有独特的优势和潜力。


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