張紋紋,趙 華

(沈陽(yáng)航空航天大學(xué),遼寧 沈陽(yáng) 110136)

基于3D打印技術(shù)的創(chuàng)意首飾盒設(shè)計(jì)*

張紋紋,趙 華

(沈陽(yáng)航空航天大學(xué),遼寧 沈陽(yáng) 110136)

隨著首飾行業(yè)的蓬勃發(fā)展,創(chuàng)意首飾盒作為附屬品也在逐步發(fā)展,它在滿足收納精美首飾的同時(shí),融入了更多的創(chuàng)意元素來(lái)滿足人們的審美需求.提出了應(yīng)用3D打印技術(shù)來(lái)制作外形新穎多樣的首飾盒,這樣既減少了制造過(guò)程對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)的高度依賴,又可以將自己的創(chuàng)意作品快速變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)產(chǎn)品.將這種技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品定制化設(shè)計(jì)中,根據(jù)使用者的需求和喜好進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì),能夠更直接地享受定制化設(shè)計(jì)給人們帶來(lái)的愉悅.

產(chǎn)品設(shè)計(jì);3D打印;首飾盒;個(gè)性定制

現(xiàn)代人的生活多元化發(fā)展,每個(gè)人都強(qiáng)調(diào)自己的獨(dú)特個(gè)性,首飾是最能展現(xiàn)人們個(gè)性的裝飾品,所以備受人們歡迎.因此,首飾盒的包裝和首飾盒的質(zhì)量、品味、個(gè)性化也開(kāi)始被更多人關(guān)注.在設(shè)計(jì)首飾盒時(shí),要綜合考慮多種因素,根據(jù)不同年齡使用者的心理去研發(fā),才能做出好的設(shè)計(jì).在設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)人員還要增強(qiáng)首飾盒設(shè)計(jì)的文化性,豐富首飾盒的內(nèi)涵,提高珠寶首飾盒的文化品位,這是非常重要的.但是,首飾盒的生產(chǎn)需要依賴傳統(tǒng)工業(yè),受到生產(chǎn)模式的制約,現(xiàn)有的首飾盒難以顧及現(xiàn)代時(shí)尚人士對(duì)自由、創(chuàng)新、個(gè)性化的需求,也難以滿足不同層次人群的要求,而個(gè)性化定制的首飾盒生產(chǎn)周期長(zhǎng),往往達(dá)不到使用者的要求.3D打印技術(shù)的出現(xiàn)為人們提供了首飾盒個(gè)性化定制的全新思路.3D打印技術(shù)作為數(shù)字化技術(shù)、激光技術(shù)和新材料技術(shù)融合發(fā)展的產(chǎn)物,使得設(shè)計(jì)者不再依賴傳統(tǒng)工業(yè),思維不受制造能力的限制.3D打印技術(shù)給了普通人以制造的能力,釋放了個(gè)體使用者的創(chuàng)新沖動(dòng),改變了過(guò)去發(fā)明創(chuàng)造只能是少數(shù)人的特權(quán).3D打印提前介入創(chuàng)意設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),讓設(shè)計(jì)者能夠白天設(shè)計(jì),晚上用3D打印機(jī)打印出來(lái),次日可以討論修改,進(jìn)行調(diào)整,最終呈現(xiàn)出的產(chǎn)品能夠更好地體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的構(gòu)思,滿足使用者的需求.本文從首飾盒的意義和現(xiàn)狀分析入手,利用3D打印技術(shù)完成充滿個(gè)性、創(chuàng)意的首飾盒制作.

1 創(chuàng)意首飾盒設(shè)計(jì)的意義

在古代,通常將女子常用的鏡臺(tái)與盛放化妝品、首飾、梳妝用具的梳妝匣統(tǒng)稱為"妝奩"或者"妝匣".早在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期,妝奩就開(kāi)始在民間生產(chǎn)并流行開(kāi)來(lái),一直延續(xù)到明清時(shí)期,歷史悠久.我國(guó)傳統(tǒng)造物追求"器以載道"的意境,妝奩的發(fā)展代表了不同時(shí)代、不同階層的審美情趣和價(jià)值取向,是我國(guó)傳統(tǒng)文化的重要組成部分."十里紅妝"通常用來(lái)形容女子豐厚的嫁妝,而妝奩就是古代女子出嫁必備的嫁妝之一.女子出嫁時(shí),因?yàn)榻?jīng)濟(jì)狀況不同,民俗文化不同,嫁妝可多可少,但"妝奩"和"妝箱"是必不可少的,一些少數(shù)民族也不例外.由此可見(jiàn),妝奩在古代的婚嫁活動(dòng)中占有重要位置.

隨著時(shí)代的發(fā)展和文化的變遷,妝奩這個(gè)稱呼慢慢被現(xiàn)代的首飾盒所取代,首飾盒更貼近人們的生活,除了幫人們收納一些日常必需品外,還從不同側(cè)面反映出女性的時(shí)代風(fēng)貌和對(duì)美的詮釋.現(xiàn)代首飾盒從材質(zhì)上分為皮質(zhì)、木質(zhì)和絨布等;功能上也不同,除了收納物品外,有愛(ài)好者喜歡用來(lái)收藏,也有用來(lái)做家居擺臺(tái),使其在家居裝飾中呈現(xiàn)出別樣的氣質(zhì).不同層次的人對(duì)首飾盒的品味要求也不一樣,選擇一個(gè)適合自己的首飾盒尤為重要.隨著個(gè)性化定制服務(wù)的出現(xiàn),首飾盒的設(shè)計(jì)呈現(xiàn)潮流發(fā)展之勢(shì),女神們都想有一款屬于自己的獨(dú)一無(wú)二的首飾盒,不僅可以收納自己的寶貝,還可以更好地享受精致浪漫的生活.以3D打印技術(shù)為代表的新工業(yè)革命的到來(lái),更好地推動(dòng)了個(gè)性化定制服務(wù),使每個(gè)有創(chuàng)意的使用者輕松、快速地將想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí).

2 3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

3D打印作為一種通俗化名稱,其實(shí)質(zhì)是增材制造技術(shù).美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)將"增材制造技術(shù)"定義為:基于3D模型數(shù)據(jù),采用與減材制造技術(shù)相反的逐層疊加的方式生產(chǎn)物品的過(guò)程,通常通過(guò)電腦控制將材料逐層疊加,最終將計(jì)算機(jī)上的三維模型變?yōu)榱Ⅲw實(shí)物,是大批量制造模式向個(gè)性化制造模式發(fā)展的引領(lǐng)技術(shù)[1].

3D打印技術(shù)的核心思想最早起源于20世紀(jì)80年代的美國(guó).自產(chǎn)生之日起,3D打印技術(shù)就受到世界各國(guó)的高度關(guān)注.特別是進(jìn)入21世紀(jì)后,它不僅成為各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要議題,還迅速應(yīng)用到航空、生物醫(yī)學(xué)、建筑、教育、餐飲、服裝等眾多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域.與傳統(tǒng)的通過(guò)削減材料的方式造型完全不同,3D打印技術(shù)是在傳統(tǒng)二維打印的基礎(chǔ)上疊加出來(lái)的.利用 3D打印技術(shù)研發(fā)、制造個(gè)性化創(chuàng)意產(chǎn)品有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì).

2.1 適合個(gè)性化定制

3D打印技術(shù)凸顯個(gè)性化、特質(zhì)化,可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、藝術(shù)化的專屬定制,能與生物工程相結(jié)合,與藝術(shù)創(chuàng)造相結(jié)合,能夠更好地滿足使用者的意愿.在不增加制造成本的前提下,滿足每一位使用者的個(gè)性化需求,是3D打印技術(shù)最突出的優(yōu)勢(shì).傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是建立在工業(yè)革命以來(lái)所形成的大批量生產(chǎn)方式之上的,這意味著使用者的差異性在設(shè)計(jì)過(guò)程中難以體現(xiàn)出來(lái).為了追求大規(guī)模生產(chǎn),使用者被假定為一模一樣的人,個(gè)性需求被忽視了[3].3D打印技術(shù)使產(chǎn)品的個(gè)性化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)成為可能.使用者可以根據(jù)自身?xiàng)l件、喜好,甚至不同的產(chǎn)品使用情景自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn).利用3D打印技術(shù)可以量身定做產(chǎn)品,讓人們從產(chǎn)品千人一式轉(zhuǎn)向十人一式、一人一式,以至于一人十式[1],真正體現(xiàn)以人為本.

2.2 適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)的快速制造

與傳統(tǒng)機(jī)械加工、模具成形等制造工藝相比,3D打印技術(shù)將三維實(shí)體加工變成了若干二維平面加工,大大降低了制造的復(fù)雜度.從理論上講,設(shè)計(jì)者只要通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出相應(yīng)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)模型,就可以應(yīng)用 3D打印技術(shù)在無(wú)需刀具、模具和復(fù)雜工藝的條件下迅速將設(shè)計(jì)變?yōu)閷?shí)物,這是傳統(tǒng)加工技術(shù)無(wú)法比擬的.另外,設(shè)計(jì)者不需要掌握各種復(fù)雜的制造工藝和加工技能,大大降低了制造業(yè)的技術(shù)門(mén)檻.可以說(shuō),3D打印技術(shù)延伸和拓展了人類的物理技能,創(chuàng)設(shè)了人類前所未有的造物想象空間.3D打印可以制造出傳統(tǒng)方法難以加工的高度復(fù)雜形狀,可以自由組合材料,可以一次性成型復(fù)雜物品,可以實(shí)現(xiàn)精確的實(shí)體復(fù)制[4].安德森指出,產(chǎn)品制造的數(shù)字化變革絕不僅僅是優(yōu)化現(xiàn)有的制造業(yè),而是將制造延伸至范圍更廣的生產(chǎn)人群當(dāng)中--既有現(xiàn)存的制造商,又有正在成為創(chuàng)業(yè)者的普通民眾[5].

2.3 適合"即需即印"的設(shè)計(jì)制造

3D打印技術(shù)既安全環(huán)保,又節(jié)省成本,它與傳統(tǒng)制造業(yè)的區(qū)別在于產(chǎn)品的形成過(guò)程.傳統(tǒng)制造過(guò)程通常使用消減的做法,整個(gè)過(guò)程中會(huì)浪費(fèi)很多原材料,同時(shí),在金屬加熱和再加熱的過(guò)程中會(huì)消耗大量的能源.相反,3D打印技術(shù)是增材制造,原材料是按照計(jì)算機(jī)3D模型分層之后,有控制地一層層添加材料,這樣加工廢料也大大減少,在產(chǎn)品制造過(guò)程中幾乎不會(huì)產(chǎn)生無(wú)關(guān)的剩余物.另一方面,由于3D打印技術(shù)有生產(chǎn)周期短、隨時(shí)打印、按需打印、無(wú)需庫(kù)存等特點(diǎn),所以,一旦技術(shù)全面成熟,整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的成本將大大減少.相信隨著科技的發(fā)展,3D打印技術(shù)在環(huán)保和節(jié)約成本方面的優(yōu)勢(shì)會(huì)進(jìn)一步凸顯.

3 3D打印技術(shù)在首飾盒制造中的運(yùn)用

3.1 設(shè)計(jì)

首飾盒的設(shè)計(jì)要注重方便性,融入文化的設(shè)計(jì),要體現(xiàn)特色,彰顯個(gè)性化.設(shè)計(jì)所應(yīng)表現(xiàn)的文化性并不單單指本地的民族傳統(tǒng),而是一種與時(shí)代共存的綜合體現(xiàn).

3.2 數(shù)字建模

經(jīng)過(guò)構(gòu)思的首飾盒設(shè)計(jì)方案將通過(guò)三維軟件的形式建立數(shù)字模型,更為形象地展示出產(chǎn)品的三維效果圖.

3.3 讀取文件

讀取建立的三維模型,將其另存為*.stl文件形式.用stl文件格式轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù),將三維實(shí)體表面用一系列相連的小三角形逼近,三角面越小,其生成的表面分辨率越高,最終可得到stl格式的三維近似模型文件.

3.4 分層處理

將stl文件模型進(jìn)行切割分層,片層的厚度通常在50~500μm之間.無(wú)論零件形狀多么復(fù)雜,對(duì)每一層來(lái)說(shuō)都是簡(jiǎn)單的平面矢量掃描組,輪廓線代表了片層的邊界.經(jīng)過(guò)分層處理之后,模型以片層的方式描述.

3.5 逐層打印

依據(jù)程序指令打印模型,設(shè)置相關(guān)參數(shù)(支撐添加、材料選擇、打印精度等),本文打印方式選擇FDM成型方式,將絲狀的熱熔性材料加熱融化,通過(guò)帶有微細(xì)噴嘴的擠出機(jī)把材料擠出來(lái).熔融的絲材被擠出后隨即會(huì)與前一層材料粘合在一起,一層材料沉積后,工作臺(tái)將按預(yù)定的增量下降一個(gè)厚度,然后重復(fù)以上的步驟,直到工件完全成型.工作過(guò)程如圖1所示.

3.6 后期處理

大多數(shù)打印完的產(chǎn)品看起來(lái)并不光滑或沒(méi)有完全成型,如圖2所示,所以,打印結(jié)束后的后期處理尤為重要.后期處理主要是去除支撐材料,然后對(duì)打印產(chǎn)品進(jìn)行打磨拋光,最后經(jīng)過(guò)組裝呈現(xiàn)出完整的首飾盒,如圖3所示.

圖1 逐層打印過(guò)程

圖2 首飾盒零部件

圖3 首飾盒裝配

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著3D打印技術(shù)的普及,3D打印技術(shù)在個(gè)性化創(chuàng)意設(shè)計(jì)中興起了一場(chǎng)革命,影響了設(shè)計(jì)領(lǐng)域的方方面面.采用3D打印技術(shù)制造模型,既能完全真實(shí)地表現(xiàn)出產(chǎn)品的三維效果圖,又能快速將產(chǎn)品變?yōu)閷?shí)物,沒(méi)有了大規(guī)模生產(chǎn)帶來(lái)的開(kāi)發(fā)成本問(wèn)題和復(fù)雜造型的制作工藝制約,設(shè)計(jì)者在創(chuàng)作過(guò)程中更加自由,盡情釋放他們的想象力和創(chuàng)造力.因此,我們要認(rèn)識(shí)到3D打印技術(shù)在創(chuàng)意設(shè)計(jì)產(chǎn)品研發(fā)中所發(fā)揮的重要作用,做好3D打印技術(shù)的應(yīng)用工作.

[1]李滌塵.增材制造:實(shí)現(xiàn)宏微結(jié)構(gòu)一體化制造[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2013,49(6):129-135.

[2]吳懷宇.3D打印:三維智能數(shù)字化創(chuàng)造[M].北京:電子工業(yè)出版社,2014.

[3]李德庚.主動(dòng)想象力[J].裝飾,2010(6):41-42.

[4]郭力平,徐小妮.3D打印技術(shù)與兒童玩具制造[J].教育科學(xué),2015(Z6).

[5]張立.3D打印技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)發(fā)展的變革[J].科教導(dǎo)刊:電子版,2015(34):167-168.

張紋紋(1996-),女,本科在讀,研究方向?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì).趙華(1983-),女,碩士,研究方向?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì).

〔編輯:白潔〕

TS934.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.005

2095-6835(2017)22-0005-03

遼寧省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào):x1610953)