基于3D打印技術的創意首飾盒設計*

張紋紋,趙 華

(沈陽航空航天大學,遼寧 沈陽 110136)

基于3D打印技術的創意首飾盒設計*

張紋紋,趙 華

(沈陽航空航天大學,遼寧 沈陽 110136)

隨著首飾行業的蓬勃發展,創意首飾盒作為附屬品也在逐步發展,它在滿足收納精美首飾的同時,融入了更多的創意元素來滿足人們的審美需求.提出了應用3D打印技術來制作外形新穎多樣的首飾盒,這樣既減少了制造過程對傳統工業的高度依賴,又可以將自己的創意作品快速變為現實產品.將這種技術應用于產品定制化設計中,根據使用者的需求和喜好進行有針對性的設計,能夠更直接地享受定制化設計給人們帶來的愉悅.

產品設計;3D打印;首飾盒;個性定制

現代人的生活多元化發展,每個人都強調自己的獨特個性,首飾是最能展現人們個性的裝飾品,所以備受人們歡迎.因此,首飾盒的包裝和首飾盒的質量、品味、個性化也開始被更多人關注.在設計首飾盒時,要綜合考慮多種因素,根據不同年齡使用者的心理去研發,才能做出好的設計.在設計過程中,設計人員還要增強首飾盒設計的文化性,豐富首飾盒的內涵,提高珠寶首飾盒的文化品位,這是非常重要的.但是,首飾盒的生產需要依賴傳統工業,受到生產模式的制約,現有的首飾盒難以顧及現代時尚人士對自由、創新、個性化的需求,也難以滿足不同層次人群的要求,而個性化定制的首飾盒生產周期長,往往達不到使用者的要求.3D打印技術的出現為人們提供了首飾盒個性化定制的全新思路.3D打印技術作為數字化技術、激光技術和新材料技術融合發展的產物,使得設計者不再依賴傳統工業,思維不受制造能力的限制.3D打印技術給了普通人以制造的能力,釋放了個體使用者的創新沖動,改變了過去發明創造只能是少數人的特權.3D打印提前介入創意設計環節,讓設計者能夠白天設計,晚上用3D打印機打印出來,次日可以討論修改,進行調整,最終呈現出的產品能夠更好地體現設計者的構思,滿足使用者的需求.本文從首飾盒的意義和現狀分析入手,利用3D打印技術完成充滿個性、創意的首飾盒制作.

1 創意首飾盒設計的意義

在古代,通常將女子常用的鏡臺與盛放化妝品、首飾、梳妝用具的梳妝匣統稱為"妝奩"或者"妝匣".早在春秋戰國時期,妝奩就開始在民間生產并流行開來,一直延續到明清時期,歷史悠久.我國傳統造物追求"器以載道"的意境,妝奩的發展代表了不同時代、不同階層的審美情趣和價值取向,是我國傳統文化的重要組成部分."十里紅妝"通常用來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,因為經濟狀況不同,民俗文化不同,嫁妝可多可少,但"妝奩"和"妝箱"是必不可少的,一些少數民族也不例外.由此可見,妝奩在古代的婚嫁活動中占有重要位置.

隨著時代的發展和文化的變遷,妝奩這個稱呼慢慢被現代的首飾盒所取代,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,還從不同側面反映出女性的時代風貌和對美的詮釋.現代首飾盒從材質上分為皮質、木質和絨布等;功能上也不同,除了收納物品外,有愛好者喜歡用來收藏,也有用來做家居擺臺,使其在家居裝飾中呈現出別樣的氣質.不同層次的人對首飾盒的品味要求也不一樣,選擇一個適合自己的首飾盒尤為重要.隨著個性化定制服務的出現,首飾盒的設計呈現潮流發展之勢,女神們都想有一款屬于自己的獨一無二的首飾盒,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打印技術為代表的新工業革命的到來,更好地推動了個性化定制服務,使每個有創意的使用者輕松、快速地將想法變為現實.

2 3D打印技術的優勢

3D打印作為一種通俗化名稱,其實質是增材制造技術.美國材料與試驗協會將"增材制造技術"定義為:基于3D模型數據,采用與減材制造技術相反的逐層疊加的方式生產物品的過程,通常通過電腦控制將材料逐層疊加,最終將計算機上的三維模型變為立體實物,是大批量制造模式向個性化制造模式發展的引領技術[1].

3D打印技術的核心思想最早起源于20世紀80年代的美國.自產生之日起,3D打印技術就受到世界各國的高度關注.特別是進入21世紀后,它不僅成為各國經濟發展的重要議題,還迅速應用到航空、生物醫學、建筑、教育、餐飲、服裝等眾多產業領域.與傳統的通過削減材料的方式造型完全不同,3D打印技術是在傳統二維打印的基礎上疊加出來的.利用 3D打印技術研發、制造個性化創意產品有以下幾個優勢.

2.1 適合個性化定制

3D打印技術凸顯個性化、特質化,可以實現個性化、藝術化的專屬定制,能與生物工程相結合,與藝術創造相結合,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性化需求,是3D打印技術最突出的優勢.傳統的產品設計是建立在工業革命以來所形成的大批量生產方式之上的,這意味著使用者的差異性在設計過程中難以體現出來.為了追求大規模生產,使用者被假定為一模一樣的人,個性需求被忽視了[3].3D打印技術使產品的個性化設計與生產成為可能.使用者可以根據自身條件、喜好,甚至不同的產品使用情景自行設計和生產.利用3D打印技術可以量身定做產品,讓人們從產品千人一式轉向十人一式、一人一式,以至于一人十式[1],真正體現以人為本.

2.2 適合復雜結構的快速制造

與傳統機械加工、模具成形等制造工藝相比,3D打印技術將三維實體加工變成了若干二維平面加工,大大降低了制造的復雜度.從理論上講,設計者只要通過計算機設計出相應產品的結構模型,就可以應用 3D打印技術在無需刀具、模具和復雜工藝的條件下迅速將設計變為實物,這是傳統加工技術無法比擬的.另外,設計者不需要掌握各種復雜的制造工藝和加工技能,大大降低了制造業的技術門檻.可以說,3D打印技術延伸和拓展了人類的物理技能,創設了人類前所未有的造物想象空間.3D打印可以制造出傳統方法難以加工的高度復雜形狀,可以自由組合材料,可以一次性成型復雜物品,可以實現精確的實體復制[4].安德森指出,產品制造的數字化變革絕不僅僅是優化現有的制造業,而是將制造延伸至范圍更廣的生產人群當中--既有現存的制造商,又有正在成為創業者的普通民眾[5].

2.3 適合"即需即印"的設計制造

3D打印技術既安全環保,又節省成本,它與傳統制造業的區別在于產品的形成過程.傳統制造過程通常使用消減的做法,整個過程中會浪費很多原材料,同時,在金屬加熱和再加熱的過程中會消耗大量的能源.相反,3D打印技術是增材制造,原材料是按照計算機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,在產品制造過程中幾乎不會產生無關的剩余物.另一方面,由于3D打印技術有生產周期短、隨時打印、按需打印、無需庫存等特點,所以,一旦技術全面成熟,整個生產環節的成本將大大減少.相信隨著科技的發展,3D打印技術在環保和節約成本方面的優勢會進一步凸顯.

3 3D打印技術在首飾盒制造中的運用

3.1 設計

首飾盒的設計要注重方便性,融入文化的設計,要體現特色,彰顯個性化.設計所應表現的文化性并不單單指本地的民族傳統,而是一種與時代共存的綜合體現.

3.2 數字建模

經過構思的首飾盒設計方案將通過三維軟件的形式建立數字模型,更為形象地展示出產品的三維效果圖.

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文件格式轉化數據,將三維實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文件模型進行切割分層,片層的厚度通常在50~500μm之間.無論零件形狀多么復雜,對每一層來說都是簡單的平面矢量掃描組,輪廓線代表了片層的邊界.經過分層處理之后,模型以片層的方式描述.

3.5 逐層打印

依據程序指令打印模型,設置相關參數(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,通過帶有微細噴嘴的擠出機把材料擠出來.熔融的絲材被擠出后隨即會與前一層材料粘合在一起,一層材料沉積后,工作臺將按預定的增量下降一個厚度,然后重復以上的步驟,直到工件完全成型.工作過程如圖1所示.

3.6 后期處理

大多數打印完的產品看起來并不光滑或沒有完全成型,如圖2所示,所以,打印結束后的后期處理尤為重要.后期處理主要是去除支撐材料,然后對打印產品進行打磨拋光,最后經過組裝呈現出完整的首飾盒,如圖3所示.

圖1 逐層打印過程

圖2 首飾盒零部件

圖3 首飾盒裝配

4 結束語

隨著3D打印技術的普及,3D打印技術在個性化創意設計中興起了一場革命,影響了設計領域的方方面面.采用3D打印技術制造模型,既能完全真實地表現出產品的三維效果圖,又能快速將產品變為實物,沒有了大規模生產帶來的開發成本問題和復雜造型的制作工藝制約,設計者在創作過程中更加自由,盡情釋放他們的想象力和創造力.因此,我們要認識到3D打印技術在創意設計產品研發中所發揮的重要作用,做好3D打印技術的應用工作.

[1]李滌塵.增材制造:實現宏微結構一體化制造[J].機械工程學報,2013,49(6):129-135.

[2]吳懷宇.3D打印:三維智能數字化創造[M].北京:電子工業出版社,2014.

[3]李德庚.主動想象力[J].裝飾,2010(6):41-42.

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

[5]張立.3D打印技術對設計創意產業發展的變革[J].科教導刊:電子版,2015(34):167-168.

張紋紋(1996-),女,本科在讀,研究方向為產品設計.趙華(1983-),女,碩士,研究方向為產品設計.

〔編輯:白潔〕

TS934.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.005

2095-6835(2017)22-0005-03

遼寧省大學生創新創業訓練計劃項目(編號:x1610953)