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3D打印技术在人机工程学中的应用
彭亚奇 （武汉理工大学 430000）
摘 要：现代设计在经历了多次技术上的革新之后,终于在20世纪末期引来了一个新的技术颠覆——3D打印技术,这是一种基于数字模型和人工智能技术的新型制作工艺.这一工艺的出现,为现作业开辟了新的道路,也为人机工程学的发展指引了新的方向.本文旨在通过研究人机工程学在3D打印领域的应用,探讨如何更好的在设计中协调好人-机之间的关系.
关键词：人机工程学；3D打印技术；个性化设计
一、人机工程学的起源和发展
最早将人机工程应用到设计中的设计师是提格,他是美国最早的职业工业设计师也是也是一位很成功的平面设计师.而奠定了人机工程学基础的是设计师亨利?德雷夫斯.在现代设计的初期,人们往往为了追求商业的价值,进而忽视了设计的最终目的是人.德雷夫斯原本是和贝尔电话公司共同合作设计电话机,他渐渐的发现,几乎所有的设计都是没有充分考虑到人的感受的,例如最早的电话机是分离式的,人在打电话时还需要一手拿着麦克风,一手拿着听筒,这无疑给使用者带来了很多不便之处.真正的人机工程学是在设计的过程中,充分考虑人的生理、心理需求,设计出最适合人的产品.早期的设计虽然从主要注重产品的功能,慢慢过渡到在设计中注入一定人文主义的元素,使得产品并不是冷冰冰的,然而这个人机工程是有区别的.人机工程学是多门学科相结合的混合型学科,包括生理学、心理学、材料学、力学等学科共同协作下形成的.
在设计早起较具备人机工程学意义的产品就是德雷夫斯设计的合体型电话机.在整个现代设计史中,家具设计是人机工程学应用较多的领域,这是因为家具的方方面面都和人的生活相关,人们往往都热衷于设计家具.人机工程学在家具设计中提供了理论依据,不仅是人们对于功能的追求,还反映了大众的审美情趣.例如著名设计是沙里宁（EeroSaarinen）设计的胎椅和郁金香椅,将人机工程学在功能和形式的有机结合中表现得淋漓尽致.其实人机工程学的运用典范在我国明代家具中就有所表现.明代家具的设计不单单是设计师——也就是工匠所决定的,在国立鼎盛的明代,各家思想流派呈现出别样的生命力,文人已经从诗歌中走出来,将理想主义转化为现实中的造物精神.于是明代家具的设计中就掺杂着文人的情怀——流畅、雄劲的线条,搭配寥寥几根骨架,一个简约又合乎人体长宽比的家具便呈现在世人的眼前.
二、3D打印在人机工程学中的运用
3D打印技术的出现可谓是为人机工程学的发展提供了新的机遇.3D打印技术能够使人机工程更精准化.一般来说具有人机工程学特点的产品是符合一般大众的、能被社会上大部分人所接受的.在3D打印技术的支持下,设计师能通过收集电脑扫描的人体结构,研究标准化的人体数据,更加精确的分析人体构造,设计出符合人体结构的产品,并通过3D打印技术直接打印,一般情况下都会根据初步打印出来的产品进行修改调整,进一步精确化产品的参数.3D打印技术有助于个性化人机工程.传统的人机工程学往往都是大众化的标准,在这个追求个性化和多元化的时代,人机工程应该具备一些个性化的元素,这是因为人与人之间总是存在差异的.如何将人机工程个性化？一般的企业是通过批量化生产来占据市场,但是现如今大部分的市场趋于饱和,这就需要个性化的产品给推动市场发展.制造商可以通过接受个人的订单,将用户的身体通过计算机扫描建立数字模型,再通过3D打印技术打印出来.例如,苹果公司的产品是人机工程学的典范,Iphone所配置的耳机也和其他一般耳机在外形上有很大的差异,其特有的外形是根据人耳的结构所设计的,但是我们不能忽视的一个问题是,每个人的耳廓及外耳道大小都是有差异的,标准化的人机工程设计,并不一定能够满足所有人的需求.
现代设计中越来越注重伦理设计,为弱势群体设计,包括残疾人、老年人、以及妇女儿童.3D打印的出现为身体有缺陷的群体量身符合其个人的人机工程学产品,即所谓的产品,来减少其使用负担.一般来说,的产品往往需要更高的成本,例如,大部分人的鞋码是在一个范围之内的,但是相对于身高较高的人来说,必须花费相对一般尺寸产品的两倍以上的来适合其身体因素的鞋.不过对于3D打印来说,的成本并不会过高,这是因为3D打印的产品其成本较低,相比于一般的产品来说要便宜很多,也能够被大众所接受.
人机工程学所关注的不仅仅是人本身,还包括与人相关的环境.虽然根据一项调查显示,3D打印技术会消耗较多的电能,但是从长远的角度来说,3D打印技术的广泛普及将极大程度的减少对环境的污染.当然这需要技术的进一步发展和革新.现造业往往会造成大量的资源浪费,在传统的制造模式中这一过程会消耗大量的原材料,但是3D打印技术的介入,改变了这一现象——所有用来测试产品的初步模型都会被重新再利用,用剩下的边角料也可以回收利用,3D打印技术促使人机工程在应用的过程中真正做到环保化.
三、关于人机工程学和3D打印在未来的展望
3D打印作为一个发展不过30年的新兴制作工艺,之所以能在今天得到人们的重视,是有一定原因的.不可否认的是3D打印技术在能耗、普及度方面仍然存在一些问题,但是随着科技的发展,这些问题势必得到改善.3D打印技术在人机工程的应用将变得更为显著,例如为儿童设计的产品往往因为儿童的生长速度过快而使得产品本生的使用周期缩短,造成资源的浪费,如果利用3D打印技术通过重复回收利用来改变打印的产品的尺寸,适应儿童的生理需求,即便是年龄变大也可以继续使用.除此之外还可以利用3D打印技术根据用户的需求来改变产品的基础外观,包括色彩和肌理,因为产品的外观也是人机工程学的重要研究范畴,影响着人们使用的心理.
不管是3D打印技术还是人机工程学,都为人类的设计进步提供了技术或者理论上的支持,随着这些科学技术的发展,未来的设计势必更为多元化.
参考文献：
[1]李小丽.3D打印技术及应用趋势[J].自动化仪表,2014（1）.
[2]王金凤.人机工程学在家具设计中的应用[J].包装工程,2007（11）.
[3]王熙元.人机工程学中的心理机能研究[J].包装工程,2010（4）.
[4]王婷.中国古代家具的人机工程学痕迹研究[J].青岛理工大学学报,2010（4）.
作者简介：
彭亚奇,武汉理工大学2015级研究生在读,研究方向：产品设计方向.
人机工程学论文范文结:
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