基于3D打印技術的產(chǎn)品創(chuàng)新設計與研發(fā)前言 
　　3D打印技術最早稱為快速成形技術或快速原型制造技術，誕生于20世紀80年代后期，是在現(xiàn)代CAD/CAM技術、機械工程技術、分層制造技術、激光技術、計算機數(shù)控技術、精密伺服驅動技術，以及新材料技術的基礎上集成發(fā)展起來的一種先進制造技術�？梢宰詣�、直接、快速、精確地將設計思想轉變?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、新設計思想的校驗等提供一種高效低成本的實現(xiàn)手段。 
　　傳統(tǒng)制造技術是“減材制造技術”，3D打印則是“增材制造技術”，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。3D打印技術內(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”相關的所有打印工藝、技術、設備和應用。 
　　移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、數(shù)字化設計與制造、開源軟硬件、3D打印等新技術的出現(xiàn)，讓社會大眾可以方便地將創(chuàng)意快速轉化為現(xiàn)實產(chǎn)品，大大降低創(chuàng)新創(chuàng)造的門檻和成本。3D打印技術、機器人技術、可穿戴計算技術、智能材料技術及開源硬件技術等正在賦予人類更強的創(chuàng)造發(fā)明的力量。 
　　當前，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、增強創(chuàng)新意識的同時，積極采用先進的創(chuàng)新手段。3D打印技術為新產(chǎn)品研發(fā)提供了一條極具成本價值的路徑并能夠完成反復的設計迭代，在關鍵開發(fā)的初始階段，及時掌握產(chǎn)品設計反饋的信息，對新產(chǎn)品設計極有幫助，不僅可以迅速修改，降低成本，而且能夠縮短新產(chǎn)品的上市時間，很快取得社會效益和經(jīng)濟效益。產(chǎn)品原型制作由于能夠優(yōu)化新產(chǎn)品的設計和開發(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)中得到了廣泛的應用。3D打印技術在新產(chǎn)品設計與研發(fā)中的應用主要分為三個方面：一是快速原型制作，二是新產(chǎn)品開發(fā)過程中的設計驗證與功能驗證，三是終端產(chǎn)品直接制造。 
　　如何充分利用3D打印技術的優(yōu)勢，結合新產(chǎn)品創(chuàng)新設計與研發(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)新設計與研發(fā)能力？本書結合編者近五年的教學改革和科研實踐經(jīng)驗，系統(tǒng)地探索上述問題的現(xiàn)實解決之道。本書正是立足于新產(chǎn)品研發(fā)工程師創(chuàng)新設計與研發(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打印技術培養(yǎng)新產(chǎn)品研發(fā)工程師的現(xiàn)實途徑。 
　　本書既是編者五年3D打印技術理論研究與實踐探索的結晶，也是江西省“卓越工程師教育計劃”試點專業(yè)多年來人才培養(yǎng)模式改革的成果總結，更是近年來基于3D打印技術培養(yǎng)創(chuàng)新研發(fā)型新產(chǎn)品研發(fā)工程師的實踐經(jīng)驗總結。本書的特點主要表現(xiàn)在以下方面： 
　　先進性。編者在3D打印技術掀起第三次工業(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打印新技術在創(chuàng)意產(chǎn)品、機器人產(chǎn)品和機電產(chǎn)品中的應用。 
　　綜合性。本書研究的內(nèi)容注重機械工程、工業(yè)設計、材料工程、增材制造等多學科知識與工程技術的交叉滲透，打破傳統(tǒng)專業(yè)門類對學生知識結構和能力體系的束縛，突破傳統(tǒng)學科、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。本書所涉及的多個新產(chǎn)品創(chuàng)新設計與研發(fā)工程案例均來源于工程實際，具有新穎性、獨特性和創(chuàng)造性，其中多項產(chǎn)品申請了發(fā)明專利與實用新型專利，大部分目前已經(jīng)獲得國家知識產(chǎn)權局的專利授權。創(chuàng)造性運用3D打印技術開展多項新產(chǎn)品研發(fā)的工程創(chuàng)造實踐，重點培養(yǎng)工科學生的新產(chǎn)品創(chuàng)新設計與研發(fā)能力。 
　　借鑒性。本書所采用的新產(chǎn)品創(chuàng)新設計與研發(fā)方法是編者五年來在高等工程教育人才培養(yǎng)模式改革實踐中不斷反思、總結、提煉和優(yōu)化的教育新成果。多年的工程教育改革實踐表明：3D打印技術、三維數(shù)字化技術和開源硬件技術的融合與創(chuàng)新應用，不僅激發(fā)了工科學生的學習興趣與創(chuàng)造熱情，而且大幅度提高了學生的工程實踐能力、數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)技術應用能力、產(chǎn)品創(chuàng)新設計與研發(fā)能力，為制造業(yè)企業(yè)轉型升級的需要，培養(yǎng)了一批產(chǎn)品創(chuàng)新設計與研發(fā)人才。 
　　基于上述特點，編者期待本書不僅能夠為高校創(chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)的教育管理人員、廣大教師和學生，企業(yè)從事新產(chǎn)品研發(fā)工作的管理人員、工程技術人員，以及高等工程教育研究者提供有價值的參考，而且能為政府教育行政管理部門、行業(yè)機構、企業(yè)組織及其他利益相關者提供有價值的建議和參考。 
　　本書力求嚴謹細致，然而，限于編者的水平及新產(chǎn)品研發(fā)工作的復雜性、艱巨性和長期性，本書一定存在缺點和不足，期待能夠得到兄弟院校的同人、企業(yè)和社會各界專家學者的批評指正。 
　　在本書寫作過程中，得到了編者的學生創(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，梅永亮負責了差速器智能演示小車的研發(fā)工作，李云蘭負責了教育機器人和創(chuàng)意花瓶的研發(fā)工作，趙國建、王春喜負責了創(chuàng)意筆筒的研發(fā)工作，徐文超負責了微型硬幣清分機的研發(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)出的開拓進取精神與創(chuàng)新實踐能力讓身為導師的編者倍感欣慰，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踐經(jīng)驗，更感謝他們讓編者更加堅定了自己的創(chuàng)客教育理想。 
　　希望本書的出版不僅能夠聚焦和引導人們對3D打印技術創(chuàng)新工程教育人才培養(yǎng)模式的關注點，而且能夠切實可行地為新產(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)計劃”的順利有效實施盡綿薄之力。 
　　編者2015年12月目錄目錄