基于3D打印技術(shù)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研發(fā)前言 
　　3D打印技術(shù)最早稱為快速成形技術(shù)或快速原型制造技術(shù)，誕生于20世紀(jì)80年代后期，是在現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)，以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集成發(fā)展起來的一種先進(jìn)制造技術(shù)�？梢宰詣�、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑�型或直接制造零件，從而為零件原型制作、新設(shè)計(jì)思想的校驗(yàn)等提供一種高效低成本的實(shí)現(xiàn)手段。 
　　傳統(tǒng)制造技術(shù)是“減材制造技術(shù)”，3D打印則是“增材制造技術(shù)”，它具有數(shù)字制造、分層制造、堆積制造、直接制造、快速制造等明顯特點(diǎn)。3D打印技術(shù)內(nèi)容涵蓋了產(chǎn)品生命周期前端的“快速原型”和全生產(chǎn)周期的“快速制造”相關(guān)的所有打印工藝、技術(shù)、設(shè)備和應(yīng)用。 
　　移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造、開源軟硬件、3D打印等新技術(shù)的出現(xiàn)，讓社會大眾可以方便地將創(chuàng)意快速轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，大大降低創(chuàng)新創(chuàng)造的門檻和成本。3D打印技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、可穿戴計(jì)算技術(shù)、智能材料技術(shù)及開源硬件技術(shù)等正在賦予人類更強(qiáng)的創(chuàng)造發(fā)明的力量。 
　　當(dāng)前，市場競爭愈演愈烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代加速。制造業(yè)企業(yè)要保持新產(chǎn)品在國內(nèi)外市場的競爭力，迫切需要在新產(chǎn)品開發(fā)中加大投入力度、增強(qiáng)創(chuàng)新意識的同時(shí)，積極采用先進(jìn)的創(chuàng)新手段。3D打印技術(shù)為新產(chǎn)品研發(fā)提供了一條極具成本價(jià)值的路徑并能夠完成反復(fù)的設(shè)計(jì)迭代，在關(guān)鍵開發(fā)的初始階段，及時(shí)掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)反饋的信息，對新產(chǎn)品設(shè)計(jì)極有幫助，不僅可以迅速修改，降低成本，而且能夠縮短新產(chǎn)品的上市時(shí)間，很快取得社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。產(chǎn)品原型制作由于能夠優(yōu)化新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)，有效地縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期，提升研發(fā)成功率，因而在新產(chǎn)品研發(fā)中得到了廣泛的應(yīng)用。3D打印技術(shù)在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)中的應(yīng)用主要分為三個(gè)方面：一是快速原型制作，二是新產(chǎn)品開發(fā)過程中的設(shè)計(jì)驗(yàn)證與功能驗(yàn)證，三是終端產(chǎn)品直接制造。 
　　如何充分利用3D打印技術(shù)的優(yōu)勢，結(jié)合新產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研發(fā)，改革傳統(tǒng)工程教育模式，系統(tǒng)性地培養(yǎng)新產(chǎn)品研發(fā)工程師的新產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研發(fā)能力？本書結(jié)合編者近五年的教學(xué)改革和科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)地探索上述問題的現(xiàn)實(shí)解決之道。本書正是立足于新產(chǎn)品研發(fā)工程師創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研發(fā)能力培養(yǎng)為本的全新視覺，闡述在高等工程教育中，基于3D打印技術(shù)培養(yǎng)新產(chǎn)品研發(fā)工程師的現(xiàn)實(shí)途徑。 
　　本書既是編者五年3D打印技術(shù)理論研究與實(shí)踐探索的結(jié)晶，也是江西省“卓越工程師教育計(jì)劃”試點(diǎn)專業(yè)多年來人才培養(yǎng)模式改革的成果總結(jié)，更是近年來基于3D打印技術(shù)培養(yǎng)創(chuàng)新研發(fā)型新產(chǎn)品研發(fā)工程師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。本書的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下方面： 
　　先進(jìn)性。編者在3D打印技術(shù)掀起第三次工業(yè)革命的背景下，面向新產(chǎn)品研發(fā)工程師的教育培養(yǎng)，系統(tǒng)性地介紹了前沿性的3D打印工藝，并開拓性地提出3D打印新技術(shù)在創(chuàng)意產(chǎn)品、機(jī)器人產(chǎn)品和機(jī)電產(chǎn)品中的應(yīng)用。 
　　綜合性。本書研究的內(nèi)容注重機(jī)械工程、工業(yè)設(shè)計(jì)、材料工程、增材制造等多學(xué)科知識與工程技術(shù)的交叉滲透，打破傳統(tǒng)專業(yè)門類對學(xué)生知識結(jié)構(gòu)和能力體系的束縛，突破傳統(tǒng)學(xué)科、專業(yè)培養(yǎng)體系的樊籬，力求基于新產(chǎn)品研發(fā)的生命周期理論和模式，培養(yǎng)具有高創(chuàng)造性的新產(chǎn)品研發(fā)工程師。 
　　創(chuàng)造性。本書所涉及的多個(gè)新產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研發(fā)工程案例均來源于工程實(shí)際，具有新穎性、獨(dú)特性和創(chuàng)造性，其中多項(xiàng)產(chǎn)品申請了發(fā)明專利與實(shí)用新型專利，大部分目前已經(jīng)獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局的專利授權(quán)。創(chuàng)造性運(yùn)用3D打印技術(shù)開展多項(xiàng)新產(chǎn)品研發(fā)的工程創(chuàng)造實(shí)踐，重點(diǎn)培養(yǎng)工科學(xué)生的新產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研發(fā)能力。 
　　借鑒性。本書所采用的新產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研發(fā)方法是編者五年來在高等工程教育人才培養(yǎng)模式改革實(shí)踐中不斷反思、總結(jié)、提煉和優(yōu)化的教育新成果。多年的工程教育改革實(shí)踐表明：3D打印技術(shù)、三維數(shù)字化技術(shù)和開源硬件技術(shù)的融合與創(chuàng)新應(yīng)用，不僅激發(fā)了工科學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與創(chuàng)造熱情，而且大幅度提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力、數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)應(yīng)用能力、產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研發(fā)能力，為制造業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需要，培養(yǎng)了一批產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研發(fā)人才。 
　　基于上述特點(diǎn)，編者期待本書不僅能夠?yàn)楦咝��?chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)的教育管理人員、廣大教師和學(xué)生，企業(yè)從事新產(chǎn)品研發(fā)工作的管理人員、工程技術(shù)人員，以及高等工程教育研究者提供有價(jià)值的參考，而且能為政府教育行政管理部門、行業(yè)機(jī)構(gòu)、企業(yè)組織及其他利益相關(guān)者提供有價(jià)值的建議和參考。 
　　本書力求嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，然而，限于編者的水平及新產(chǎn)品研發(fā)工作的復(fù)雜性、艱巨性和長期性，本書一定存在缺點(diǎn)和不足，期待能夠得到兄弟院校的同人、企業(yè)和社會各界專家學(xué)者的批評指正。 
　　在本書寫作過程中，得到了編者的學(xué)生創(chuàng)客李云蘭、梅永亮、趙國建、王春喜、徐文超、姚志良、杜巧勇、劉文祥等的鼎力相助，梅永亮負(fù)責(zé)了差速器智能演示小車的研發(fā)工作，李云蘭負(fù)責(zé)了教育機(jī)器人和創(chuàng)意花瓶的研發(fā)工作，趙國建、王春喜負(fù)責(zé)了創(chuàng)意筆筒的研發(fā)工作，徐文超負(fù)責(zé)了微型硬幣清分機(jī)的研發(fā)工作。他們在編者的創(chuàng)客教育培養(yǎng)理念下不斷成長，在新產(chǎn)品研發(fā)中集體表現(xiàn)出的開拓進(jìn)取精神與創(chuàng)新實(shí)踐能力讓身為導(dǎo)師的編者倍感欣慰，在此一并表示衷心的感謝，感謝他們?yōu)樾庐a(chǎn)品研發(fā)所付出的汗水與智慧，感謝他們讓編者的創(chuàng)客教育改革積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，更感謝他們讓編者更加堅(jiān)定了自己的創(chuàng)客教育理想。 
　　希望本書的出版不僅能夠聚焦和引導(dǎo)人們對3D打印技術(shù)創(chuàng)新工程教育人才培養(yǎng)模式的關(guān)注點(diǎn)，而且能夠切實(shí)可行地為新產(chǎn)品研發(fā)工程師等優(yōu)秀工程科技人才培養(yǎng)的改革和發(fā)展起到拋磚引玉的作用，為推動教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的順利有效實(shí)施盡綿薄之力。 
　　編者2015年12月目錄目錄