产品创新设计.pdf
金砖国家技能发展与技术创新大赛3D打印造型技术高校样题
2.比赛任务、要求、评分要点和提交物 任务一、产品三维数据采集（10 分） 参赛选手使用赛场提供的 Win3DD-M 三维扫描装置和样件，高精度完 成给定电脑摄像头外观各面的三维扫描，并且对获得的点云进行相应取 舍，剔除噪点和冗余点。 提交：经过取舍后点云电子文档 “ASC”及“STL”格式文件，文件 命名为“工位号－saomiao－shexiangtou ”。提交位置：给定 2 个 U 盘 中，各存一份，电脑 D 盘根目录下备份一份，其它地方不准存放。
电脑摄像头的外观三维建模。参赛选手选用计算机预装软件，利用“任务一” 得到的数据，完成电脑摄像头的外观三维建模。
注意： （1）图 1 中标注的 3、4 部分特征简化不做，件与件之间的间隙简化不做。
（2）除已经说明或注明不需做的特征，其余严格按照实际情况完成。 （3）大面拆分合理，公差范围内尽量光顺，产品造型特征线保持美观。
指标
外形美观
结构合理
稳固便于拆装
符合打印工艺
分值
6
12
6
6
任务四、产品 3D 打印与后处理（30 分）
根据“任务二”、“任务三”完成的数字模型,结合赛场提供的 3D 打
印成型设备、配套的设备操作软件、加工耗材等条件，进行电脑摄像头及
支架的 3D 打印成型加工。
向 3D 打印成型设备输入数据模型，选设加工参数，按照要求进行 3D
4
分值指标分配如下：
指标
正面完整度
分值
3
背面完整度 3
效果及精度 4
评分标准：将选手提交的扫描数据与标准三维模型各面数据进行比
对，组成面的点基本齐全（以点足以建立曲面为标准），并且平均误差小
基于快速制造的产品创新设计
机电技术 2012年12月50基于快速制造的产品创新设计鞠全勇郑李明凌秀军(金陵科技学院机电工程学院,江苏南京 211169)摘要:对快速制造技术进行技术分析,阐述了产品创新设计与制造流程。
给出基于反求工程的产品创新设计的方法与步骤。
以戒指为应用实例,描述个性化快速定制产品创新设计与制造过程,并对快速制造技术创新领域进行了总结与展望。
关键词:快速制造;创新设计;逆向工程;制造流程中图分类号:TH166文献标识码:A 文章编号:1672-4801(2012)06-050-03创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。
技术创新是企业生命之源。
随着全球市场一体化的形成,产品的市场竞争日趋激烈,市场竞争不再是“大鱼吃小鱼”,而是“快鱼吃慢鱼”,新产品的开发速度逐渐成为竞争的主要矛盾。
与此同时,又要求产品生产有较强的灵活性,能够在小批量或单件生产的情况下不增加成本,或少增加成本,以满足人们对产品多样化和个性化的需求。
因此新产品开发的速度和制造技术的柔性成为企业的核心竞争力。
基于快速制造的产品创新设计能自动､快速､准确地将设计师的思想转化为具有多功能的原型或直接制造出产品,极大地加快了新产品开发与投产的速度[1]。
1 快速制造技术分析快速制造可分为直接快速制造和间接快速制造。
前者通过快速制造直接完成功能零件;而后者则通过快速原型技术制造出工具､模具,再采用工､模具进行批量生产。
从制造目标上来说,快速制造技术可用于生产概念设计原型､功能测试模型､制造模具的模型及功能零件。
快速制造方法有二十余种,常用的方法有以下四种[2]。
1.1 液态光敏聚合物选择性固化(SLA)液态光敏聚合物选择性固化又称立体光刻法,是成型机中聚集后的激光束在液面上按计算机的指令逐点扫描,使盛于容器内的液态光敏树脂逐点､逐层固化并粘结在一起。
当一层扫描完成后,升降台带动工件下降一层高度,刚刚成型的层面上又布满一层液态树脂,再进行第二次扫描,形成一个新的加工层,并与已固化部分粘结在一起。
第四届中国企业“产品创新设计奖”获奖产品鉴赏
源 自美 国金 门大 栅经 典 悬 索造 型 的灵 感 之佧 ， 两程 斜 向 拉索 设计 别 致而 华 丽．是 建筑 与 烟机 设 计 的 完美 结台 ，培＾ 气质 非
凡之 感 ，
干 净的 衣服 沾 染 上专 人 难 堪的 异 昧后 ．不用 水 ． 需 用此 款 只
滚筒 洗 衣机 的 。 净ｊ 衣 五香 魔 术 功能 即可 轻松 去 除．同 时 ｊ龌 迭 王 副 防皱 隙温 带苗 不 仅 环 保， பைடு நூலகம் 延长 了 衣物 的 使 用寿 命
优秀奖
老 板 Ｃ ｗ ２ ０ ７ ９（ Ｘ ＿ ０ — ３ Ｂ、Ｔ 吸 油 烟 机 ）
精 炼 的 线 条 和 极 简 几 何 体 块 ，营 造 出 厨 房 空 间 的 开 阔 感 ；理 性 、 朗 的 色 彩 ，令 厨 房 硬
环境 闪烁 着洁净 的光 芒；航 空级板 材 的运用 ，崭露 出科技 的锋 芒 。
华 帝 Ｂ ５９ ０ ０ Ｘ灶 具
铸 铁 支 架 的 形 状 取 自于 中 国 古 筝 造 型 ， 配 以抽 象 的 音 符 设 计 ， 相 得 益 彰 。 葵 花 形 火
盖 ，加 上 气 道 优 化 设 计 ，形 成 四 重 环 绕 瀑 布 火 ，热 效 率 较 直 火 提 高 ｌ ％ 圈 Ｏ。
１ ２２
细 心 呵 护 。 创 新 银 离 子 能 使 衣 物 及 内 筒 上 形 成 杀 菌 屏 障 ， 达 到 持 续 消 毒 的 目的 。
美 思 工 房 Ｓ １ｒ ｄ ｏ ｕ ｅ浴 室 套 装 系 列 １
整 个 设 计 以 圆 滑 斜 边 为 主 题 ， 类 似 波
浪 的造 型 给 静 态 的 浴室 赋 予 了一 丝 生气 ， 每 件 产 品 均 由 手 工 打 磨 而 成 ， 既 可 摆 放 亦 可 挂起 ，灵 活多 变。
胶囊咖啡机的创新设计研究
设计与理论INDUSTRIAL DESIGN 工业设计 / 059胶囊咖啡机的创新设计研究INNOVATIVE DESIGN OF CAPSULE COFFEE MACHINE长春工业大学 李明 金钊放在功能的创新上，如自动加奶、多杯连续冲泡等实用功能。
另外，手压式胶囊咖啡机也占有一定市场，这种胶囊咖啡机不需要借助电力，通过手压的方式萃取咖啡。
除了国外知名品牌，国内的咖啡机厂商也纷纷推出了自己的胶囊咖啡机，但在设计上多以模仿、借鉴为主，普遍价格较低，品质参差不齐。
只有极少数厂家在设计创新上有出色表现。
2胶囊咖啡机设计的创新设计方向通过对胶囊式咖啡机使用人群的调研与分析，需求人群主要为大学生、白领等生活节奏较快的人群，年龄普遍在18—35岁之间，该人群普遍对咖啡品质有一定要求，同时又缺少足够的时间，因此胶囊咖啡机的设计应当在满足口感要求的前提下符合快节奏的生活方式，满足使用便捷、冲泡速度快等需求。
胶囊咖啡机的设计方向可以从消费人群的消费习惯、使用习惯、审美取向及使用场所等方面去考虑，具体如下：1)使用习惯。
咖啡机的创新设计方向可以从观察胶囊咖啡机使用者的使用习惯入手，通过分析特定的使用习惯，设计出提升生活品质的附加功能，如清晨自动冲泡、在办公室连续多杯冲泡以便分享，或者将胶囊咖啡机智能化，连接家中其他电器实现物联网等。
2)审美取向。
18—35岁的消费人群对新鲜事物接受能力较高，对产品的美观性有一定需求，审美偏好上大概分为以下几种：(1)对明快色彩的喜好。
年龄较低的消费者、女性消费者往往希望产品的造型、色彩更加明快可爱，在产品设计中可以考虑多使用饱和度较高的色彩，采用圆润、有亲和力的造型处理，甚至可以将产品造型高度拟态化；(2)对商务感的追求。
年龄较长的用户、男性用户会追求产品带来的商务感，色彩以沉稳或低饱和度为主。
多采用冷灰色、蓝色、大红或其他低饱和度的色彩为主，造型设计硬朗、简介、大气，多倾向于极简主义。
浅谈机电产品创新设计
成本、 高效 率 的 机 电产 品 创 新 设 计 过 程 ，
最 终达 到 应 用 的 目的 。
用产 品信 息 建模 和 可重 用信 息 获 取技 术 ，以及可重用信息和知识的存储与检
索 还 有 可 重 用 技 术 知 识 处 理 与 集 成 。这 样 可 以 最 大 限 度 地 实 现 已 有 产 品 设 计 资 源 的 重 片 。变 形 设 计 （ 括 曲线 、 Ｊ 包 曲面 变
９ ８ （ ．０ １０ ．５ ８ ９ Ｃ）２ １ ．３０ ７
辑思 维开 阔思路 ， 产生新 设想 、 新点 子 ， 还需要逻辑思维对各种设想进行加工 整
制造 业是我 国经 济发展 的支 柱 ， 随 着 制造业信息化 和经济全球化 使机 电产
品 的全 球 性 竞 争 加 剧 ， 场 对 产 品 质 量 、 市 性 能 、 率 、 能 、 构 和 外 形 、 价 比等 效 功 结 性
般 技术人 员 由于经验 和知 识所 限 ， 创
新 设计就会有难度。例如 ， 可以采用异地 协同进行创新设 计 ，集 中多领域知 识与 经验共 同完成机 电产 品的创新与设计 的
方法 从功能 、 原理 、 结构布局等 方面人手
找 到 突破 口进 行 创 新 。 四 、 新 设 计 的 目的 创
组合 ， 以产 生新 事 物 或成 果 的创 新 技法 。
定 环 节 和 阶段 上 发 挥 作 用 。创 新 思 维
是 逻辑与 非逻辑思 维有机结 合 的产 物 。
逻 辑 思 维 是 一 种 线 性 思 维 模 式 。 它 具 有 严 谨 的推 理 ， 环 紧扣 一 环 ， 有 序 的 。 一 是
一
举法 、 集智法 等。 观察法是指人们通过感 官或科学仪器 ， 目的、 有 有计 划地对研究
用户体验与产品创新设计(产品设计领域顶尖教程)
用户体验与产品创新设计第1章绪论1.1 体验体现（Experience）无处不在。
人一生中有许多不同的体验。
体验是多方面的，也许很难数得清，例如旅行体验、开车体验、使用工具的体验、美容理发的体验、进入建筑环境的体验、打牌的体验、玩游戏的体验、现场观看足球比赛的体验、商场购物体验、登山体验、看数字电视的体验、银行体验、医院看病的体验等等。
2007年1月9日，苹果公司首席执行官史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs）在Macworld上推出了iPhone，同年6月29日iPhone在美国上市，从纽约时代广场到洛杉矶迪斯尼，掀起了排队购买的狂潮。
iPhone如图1.1所示。
图1.1 苹果公司推出的iPhone体现一词的字义源于拉丁文“Exprientia”，意指探查、试验。
按照亚里士多德的解释，体验是感觉记忆，是由许多次同样的记忆在一起形成的经验，即为体验。
在《现代汉语词典》中，体验的意思是“通过实践认识周围的事物，亲身经历”。
在牛津英语字典（The New Shorter Oxford English Dictionary）中，体验的定义是：从做、看或者感觉事情的过程中获得的知识或者技能；某事发生在你身上，并影响你的感觉；假若你经历某事，它会发生在你身上，或者你会感觉到它。
在心理学领域，体验被定义为一种情绪；在商业领域，体验是一种经济手段。
在产品设计领域，Houde和Hill（1997）认为体验是对产品的“看与感受”，是一种具体的对使用的“人造物”的感官体验，例如用户在使用产品时的视觉、触觉和听觉等；Forlizzi和Ford（2000）从人们如何与产品进行交互的各个方面来定义体验，认为体验就是：∙λ产品被用户感知的方式；∙λ用户对怎样使用产品的理解程度；∙λ用户在使用产品时对产品的感觉如何；∙λ产品自身使用性的好坏程度；∙产品的适应性如何。
Schmitt（1999）认为，体验是个体对某些刺激回应的个别事件，包含整体的生活本质，通常是由事件的直接观察或者参与所造成的，不论是事件是真实的、梦幻的、或者是虚拟的。
基于TRIZ理论的产品创新设计
为世界发达国家研究与应用的热点。本文 题，转化为 TRIZ 的实际问题模型。当一个 发设计者面临问题时的解题方向。
对 TRIZ 理论在产品创新设计过程中的应 技术系统出现问题时，其表现形式是多种
解题思路分析方法流程如图 1 所示：
用进行了探讨。应用该理论可快速有效地 多样的，解决问题的手段也是多种多样的， （一）技术系统进化法则是 TRIZ 的核
以观看电视。
前还都是模拟用户，即便是数字的也很少 把重量、体积作为不足功能。依据四种模
（二）最终理想解就是产品处于理想状 是高清的。所以我们许多的家庭在花费不 型的完整性和搭建模型时出现的各种问
态的解成为最终理想的系统，在保持有用 菲的费用买了高清的电视只是用 16：9 在 题，Ahshuller 提出了 5 类问题的 76 个标准
国 250 多万件高水平专利的基础上，所提 系统进化法则、最终理想解、技术冲突、40 的，都有一个较为复杂的内部环境。这样，
出的具有普遍适用性的一套发现问题并找 个发明原理、39 个工程参数及阿奇舒勒冲 一个产品的系统有了它的超系统和子系
到解决办法的发明理论。
TRIZ 的原理可理解为：所有技术系统
的进化都遵循一定的客观规律。这些规律
的时候是黑白的，以后有了彩色的、进而卧 来进行解决。技术系统的技术冲突和物理 的效应。
式的、平面直角的、大屏幕的、超大屏幕的， 冲突之间可以相互转化。仍以电视机为
例如：电视机我们希望又大又清楚，搬
以 后 ，还 会 有 更 新 的 产 品 来 完 成 这 一 任 例。在终端显示方面我们解决了：清晰度、 运方便。但一般情况下尺寸的加大，导致
麻烦，对结果不太满意，造成现在一般家庭 值。但新的问题接踵而至，有大批模拟电 且是 TRIZ 理论当中最容易定义的一种问
共生理念的宠物清洁产品创新设计
共生理念的宠物清洁产品创新设计一、宠物的分析宠物本是通过驯化家畜转化而来。
古代皇权贵族喜欢将鸟类作为宠物，而普通百姓家中仅是将牲畜用来看家护院，现如今租房独居的年轻人越来越多，人们越来越希望能够拥有宠物的陪伴。
人们生活方式渐渐发生了变化，院落演变成了高楼大厦，人们生活空间受到了限制，导致人与动物之间更加亲昵，人们会赋予宠物姓名、情感。
在快节奏的现代生活中，宠物作为中间媒介，不仅是人们所宠爱的动物，它们还调节了人们生活中的一些烦恼，宠物的出现改变了人与动物之间的相处模式。
对饲养者与宠物共同情感的角度出发，从宠物猫的心理、行为及饲主情感需求对现有问题进行分析。
1 宠物猫心理及行为分析行为指的是有机体为了适应外界变化做出的动作反馈，通过对动物学行为、动物学心理进行研究。
通过对动物行为心理的分析和调研，分析它们为了适应环境会做出哪些行为变化，以及应对环境会有哪些内心活动的调查。
猫类与犬类相比更具有野性，它们喜好在树林间生存，睡在林中高处对它们更具有安全感；猫的好奇心极强，它对洞眼、缝隙及窗外的世界有着浓烈的兴趣，他们的这些脾性的养成本是为了生存、捕猎。
现今，猫类作为宠物，毛茸茸的外表，大大的眼睛都让人们非常欢喜，人们也与宠物的互动越来越频繁，宠物的社交、训练、日常生活也让人们越来越上心。
物行为学是研究动物与其他生物在环境中的互动。
猫的祖先是利比亚猫，它们多以小动物为捕食目标，在以前，猫为了不让其他动物闻到自己身体的气味，会用沙子掩盖排泄物。
猫的听觉非常灵敏，通常是人类听力的3倍。
猫在一天中有14～15 h在睡眠中度过，睡眠时间占到了一天的四分之三，并且它们会找相对安全的地方（一般会选择高处）睡眠。
猫与狗都有，而它跟狗有一些区别，它对色彩不太敏感。
除此之外猫不爱洗澡、惧怕水、淋雨会增加死亡的概率。
行为指为了适应环境所做出的改变与反应，动物行为学中包含了它们的沟通能力、学习能力、社交能力和他们情绪的表达及繁衍等方面的研究。
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不碎的保温瓶胆
项目类别：创意作品类
团队名称：水清如许
指导老师：梁艳辜瑞鲍庆丹学院：信息学院
目录
一.项目提出背景 (3)
二.保温瓶现状分析 (3)
三.创新方案分析 (3)
方案一：利用高分子材料聚砜树脂制成保温瓶胆 (4)
方案二:在瓶胆与外壳之间填充保温材料酚醛泡沫 (4)
四.项目创新点 (5)
五．项目创新评价 (6)
六．项目可行性 (6)
七．项目总结 (6)
一.项目提出背景
暖壶是常用的生活用品，非常实用，对我们
的生活有很大帮助。
但是一般保温瓶能保温10小时
已经算不错了，壶的保温瓶胆是玻璃制成的，常常
发生壶胆破碎的情况，多花钱不说，更重要的是碎
玻璃存在着一定的安全隐患。
如果存在一种材料，
可以代替玻璃瓶胆发挥出保温的作用，同时可以弥
补玻璃易碎的不足，既实用又安全，两全其美。
现
有的保足，既实用又安全，两全其美。
现有的保温
材料中有没有一种可以替代玻璃来达到同样的保温
效果？
二.保温瓶现状分析
现有暖壶的内胆由玻璃制成，表面镀银，形成镜面。
玻璃本身是热不良导体，镀银的玻璃形成的镜面则可以将保温容器内部向外辐射的热能反射回来，降低热辐射造成的热损耗。
同时它加工成双层且内部抽成真空，可以防止内部气体对流传热，从而达到保温效果。
由于制造银镜需要消耗大量贵重的银,玻璃易碎，存在着一定的安全隐患。
三.创新方案分析
针对以上问题，我们查询相关资料，经过多角度分析，提出了两
种解决方案。
方案一：利用高分子材料聚砜树脂制成保温瓶胆
聚砜树脂为美国FDA确认的无毒制品，可制成反复与食物接触的用具。
聚砜树脂作为透明新材料，耐热水、水解稳定性优于其他热塑性塑料，可代替玻璃及不锈钢制品，能达到需要的性能标准。
聚砜树脂是以双酚Ａ和４，４--二氯二苯砜为原料，经缩聚反应制备而成的一种热塑性工程塑料，简称ＰＳＦ。
聚砜材料刚性和韧性好，耐温、耐热氧化，可在－１００℃--１５０℃的温度范围内长期使用，抗蠕变性能优良，耐无机酸、碱、盐溶液的腐蚀，耐离子辐射，无毒，绝缘性和自熄性好，容易成型加工，可广泛应用于航天、航空、电子电气、中空纤维、高分子功能薄膜、食品容器、医疗器械、纺织机械、家电和汽车等领域。
聚砜材料最早由美国联合碳化物公司（ＵＣＣ）开发成功并投入生产，目前世界聚砜产品主要的消费市场集中在美国、日本和欧洲。
从用途上看，航空航天和汽车领域的消费占３２％、电子电气占３６％、精密机械占１０％、食品工业占８％、工业装置占８％、医疗器械占４％、其他领域占２％。
方案二:在瓶胆与外壳之间填充保温材料酚醛泡沫
酚醛泡沫材料属高分子有机硬质铝箔泡沫产品，酚醛泡沫是以酚醛树脂和阻燃剂、抑烟剂、固化剂、发泡剂、及其它助剂等多种物质，经科学配方制成的闭孔型硬质泡沫塑料。
酚醛泡沫具有以下优异的性能
1.轻质、防火、遇明火不燃烧、无烟、无毒、无滴落，使用温度围广(-196～+200℃)低温环境下不收缩、不脆化，是暖通制冷工程理想的绝热材料。
2.由于酚醛泡沫闭孔率高，则导热系数低，隔热性能好，并具有抗水性和水蒸气渗透性，是理想的保温节能材料。
3.由于酚醛具有苯环结构，所以尺寸稳定，变化率<1%。
且化学成分稳定。
4.酚醛泡沫除了可能会被强碱腐蚀外，几乎能够耐所有无机酸、有机酸、有机溶剂的侵蚀。
长期暴露于阳光下，无明显老化现象，因而具有较好的耐老化性。
5.在生产工艺发泡中不用氟利昂做发泡剂符合国际环保标准，且其分子结构中含有氢、氧、碳元素，高温分解时，溢出的气体无毒、无味，对人体、环境均无害，符合国家绿色环保要求。
6. 酚醛泡沫的成本低廉。
四.项目创新点
1、利用高分子材料聚砜树脂的刚性、无毒、耐温、耐热氧化等特性制成保温瓶胆。
2、利用酚醛泡沫的隔热性能好，并具有抗水性和水蒸气渗透性，无毒，轻质等特性，在瓶胆与外壳之间填充酚醛泡沫，不但可以固定瓶胆，而且泡沫层承受冲击时具有一定的减震作用，因而瓶胆不会轻易破碎，而且该种塑料不易散热，保温瓶的保温效果将更好。
五．项目创新评价
该方案密切联系日常生活，针对生活中存在的不便，设计出合理的解决方案，利用物理化学材料方面的相关知识解决生活中的问题。
所设计的不碎保温瓶胆，能够减少有关贵重材料的使用，降低生产成本，而且绿色环保，实用安全，是一个创新性强的项目。
六．项目可行性
由于科学技术的日益发展，这种不碎的保温瓶胆会成为一种现实，而且因为暖壶在日常生活中的普遍应用，这种瓶胆出现后，会得到推广和普及，得以广泛的使用。
因此，此方案具有一定的可行性。
七．项目总结
本项目是根据日常生活用品保温瓶胆易碎且保温性能差等问题提出来的。
主要围绕高分子材料刚性强，无毒，耐高温的性能特点以及泡沫材料的抗水性和水蒸气渗透性，无毒，轻质等特性，来解决当前保温瓶胆存在的问题。
经过理论分析，方案中所涉及到的材料经过技术研究开发能够解决现存问题。
因此，利用物理化学材料方面的相关知识所设计的不碎保温瓶胆，能够减少有关贵重材料的使用，降低生产成本，而且绿色环保，实用安全。