基于3D打印的箱包設計思維及其視覺形式芻議

尹潔怡 毛春義

一、3D 打印的概念及其運用在箱包設計中的優勢

誕生于20世紀80年代后期的3D 打印技術，被稱為增材制造（Additive Manufacturing）或直接數字化制造（Direct Digital Manufacturing），其在專業領域也被稱為“快速成型技術”或快速原型制造（Rapid Prototyping Manufacturing，RPM）技術，它是基于材料堆積法的一種高新制造技術，被人們認為是近30年來制造領域的一項重大成果。這項重大成果源于軟件建模設計，首先將其設計數據導入3D 打印機中，然后再將一層層的材料堆積成實體原型。可見，3D打印的過程類似于積木的累加過程。這一過程大致可以歸納總結為三個步驟：模型設計、打印、后處理（圖1）。如果我們將3D 打印與傳統加工進行比較，其結果如圖2所示。

圖1 3D 打印技術三大步驟（圖片來源：楊繼全，馮春梅：《3D 打印：面向未來的制造技術》，化學工業出版社，2014年，第37 頁）

如果將3D 打印技術運用于箱包設計，可以在設計圖紙后再進行軟件建模，在三維空間內對參數進行調整，并直接進行一體化成型，從而減少箱包組合產品部件的中間工序，且無需昂貴的刀具或模具。與此同時，3D 打印能夠做到箱包設計的多樣化定制，通過不同數據輸入，在一臺3D 打印機上打印出多種形狀，結合新材料新工藝處理，完成不同箱包產品或組件的制作。其次，因為3D 打印是數字化科技，能在箱包制造出來之前一直在電腦中作為數據存儲。人們只需將數據文件通過互聯網進行交流，做到按需制造，就地生產，不僅無需存放空間，也節省了運輸費用，極大地降低生產成本。此外，3D 打印運用于箱包制造還能夠最大化發揮材料的利用率，不用擔心制作產品的復雜程度，使其制造材料都放在有用的地方，大大減少了材料的浪費，從而降低環境污染。鑒于此，3D 打印應用于箱包設計需要綜合考慮多種因素，形成跨界的創新思維。

圖2 3D 打印與傳統加工比較（圖片來源：楊繼全，馮春梅：《3D打印：面向未來的制造技術》，化學工業出版社，2014年，第32 頁）

二、3D 打印應用于箱包設計的創新思維及其定位

（一）跨界的創新思維

人類社會最初的跨界設計始于最為原始的時代，它是通過改變物種的形態將其運用在生活中，以滿足日常生活的需要，如棉麻紡織品的產生。隨著社會的進步，科技的發展，人們物質生活水平不斷提高，精神文化需求也在持續增強，新材料新科技與藝術融合運用的跨界設計，越來越得到社會的高度重視，很多實體經濟或制造產業都將科技與藝術賦予其中，不僅賦予藝術設計創新思維，也在科技與藝術之間架起了一座橋梁，使得“藝術+科技”的產品進入尋常百姓家，同時造福于人類社會，使得藝術創意產業成為時代經濟的新引擎。但科技與藝術有不同之處：前者是探尋客觀自然規律，后者更多地注重審美感受。當科技與藝術融合貫通則可將科技的理性與藝術的感性緊密地結合在一起，為箱包產品提供新的思維，豐富箱包產品的內容，同時也推動著社會經濟與文化藝術的不斷發展。

與此同時，設計藝術同生活息息相關，生活可以賦予藝術設計以靈感，但一些不了解設計的人往往會認為設計是脫離生活臆想出來的產物，是獨立于客觀事物外的特殊領域，并將創造、想象、超前作為設計的代名詞。事實上，任何設計都是基于日常生活，受自然事物及其規律的啟發。因此，設計的創新思維都源于日常生活，源于人們對自然的認知及其改造自然的經驗總結，可以說，社會生活是設計的基石，設計是生活的升華。如果沒有這塊基石，我們無法找到設計的出發點和落腳點。作為設計的一種類型，箱包設計同樣也離不開人們的生活與需要，將3D 打印科技應用于傳統的箱包設計，需要深入生活和多視角的跨學科、跨學界的創新思維。

通過3D 打印與箱包設計的結合，將科技應用于生活，將藝術美傳遞給大眾，回歸生活，滿足人們日益提升的對美好生活的要求。

（二）綠色的環保思維

綠色本身是自然的顏色，所以綠色即為自然，它象征著低碳、節能、環保，并對環境進行有效保護。3D 打印運用于箱包設計可以通過數字化處理與儲存，減少傳統箱包產業的資源浪費和廢棄物產生，實現綠色發展。隨著人們生活水平的不斷提高，自然資源在不斷滿足人們需求的同時也在不斷減少，人們開始意識到資源節約型發展理念的重要性。

但傳統箱包設計并不太重視這一發展理念，最根本的原因就是生產設備與技術的局限性，從而使整個行業資源分配不合理，并造成浪費嚴重。例如，在一般情況下，箱包從設計稿樣到實物產品的成型，只有將實物產品制作出來才會考慮到要不要進行批量生產，在制作樣品的過程中就會造成大量的材料浪費。而將3D 打印技術應用于箱包設計，突破了原有的傳統模式，從根本上避免了箱包從設計到制作過程中造成的浪費。這是因為3D 打印技術應用于箱包設計，首先是用計算機三維建模軟件進行模型設計，通過模型就可以直觀地看到箱包立體的結構空間，不僅節省了紙面修改的時間，也有利于設計圖紙的修改與完善，使設計更加科學、合理、實用。通過3D 打印機可以直接打印出實物，不用考慮制作時的工藝問題，且不需要反復制作實物樣品，從而減少材料的浪費。同時，3D 打印還能夠做到按需制作，工廠也無須擔心庫存問題，只要導入模型數據就能夠在很短的時間內打印出所需產品，更大限度地滿足不同人群不同的個性化需求。

箱包設計作為一種藝術創意的設計，它是人們所需，所以它不僅是直觀具體的、能為人感知的感性存在，更應該是有聲有色愉悅人心的精神創造，融注設計者的思想情感。

（三）以人為本的設計定位

伴隨歷史的發展，箱包設計的流行也在時刻發生著變化，這些變化往往可以反映出人們的價值觀、世界觀。尤其是當歷史進程中發生重大事件時，人們的思想、觀念會受沖擊，使設計師在箱包設計時也會因此而變化。尤其是箱包的外形輪廓、色彩構圖、材料工藝等變化都會不斷伴隨著科技的發展而改變。從這個意義上講，箱包設計的產生具有強烈的時代特色，研究箱包的這些特色對過去的流行現象進行推測，能夠讓人們預知到箱包設計的發展趨勢。通過預知流行的發展趨向，箱包設計能夠得以不斷地創新與發展。

特別是在思想文化多元化發展的今天，設計師在設計時所體現出來的思想文化，必將成為箱包設計的重要基礎。一個好的設計作品一定是有思想的作品，所以建立在科學的思想文化基礎上的設計產品才更具有說服力。思想文化的高度決定設計思想的深度。設計思想不僅是設計者對美的認識，更來自設計者對生活的感悟，對人性的關愛。總之，是來自對人的理解，繼而確立以人為本的設計定位。

箱包設計作為服飾品中的必備品，在滿足基本功能性的需求外，更多地體現個人的品位和審美意義。任何一件設計作品，都可以體現出一個設計師的思維理念和精神水平，設計師將一些好的觀念注入設計中，可以使人們在購買消費的過程中不僅僅是獲得了物質和實用的滿足，也能夠從中得到精神享受和情感的升華。但每個人都有著不一樣的審美感覺，當市面上的設計產品無法滿足人們需求的時候，這就要求設計產品向個性化定制靠攏，它更加需要以人為本的設計定位。當個性化定制與大規模批量化生產規模發生矛盾時，必將尋求與科技結合帶給個性化更多的滿足。3D 打印技術，能夠做到完全的單件生產，在生產完成的過程中不產生額外的費用，對于追求個性化的人們而言無疑是一個非常好的選擇，它符合以人為本的思維理念。同時，也使得3D 打印應用于箱包設計，并對產品的形狀、色彩、圖案及其組合產品做出富有美感的設計模型，表現出多姿多彩的創新形式。

三、3D 打印運用于箱包設計的視覺形式

（一）外在造型自由化

所謂外在造型即外觀設計，它是對箱包產品的形狀、圖案、色彩或者組合形式，做出的富有不同感受、并適合于工業生產的設計。設計師們通過尋找創作靈感并構思設計作品主題，利用各項技術實現設計創意，最終完成設計作品，促使科學技術與藝術審美更好地融合，從而更大地提升設計的實用功能與視覺效果。很多的箱包設計作品在技術實現階段與實際的工業生產存在明顯的矛盾。一方面，設計造型要求創意有一定的獨特性。另一方面，標準化的工業化大批量生產并不能滿足這些獨特性創意作品的定制，有獨特造型的箱包設計作品基本都是獨立手工完成，極少能夠運用到現代化的機械生產。即使是完全用手工加工，其中很多的工藝問題也會由于造型的特殊性得不到解決，無法精確地制作出設計的造型。因此，設計師會因設備或手工制作的技術問題，不得不去修改設計作品，使之能夠適應于制作條件，但卻與理想的造型不相符合。

而3D 打印技術則不同，只要箱包產品能夠通過設計軟件設計出來，就能直接生產實物。這個實現過程使得箱包設計較少受到工藝、縫制等因素的限制，使得創意設計更為自由。在這種3D 打印技術條件支持下的箱包設計，可以完全脫離平面紙樣，直接由立體設計轉化為實物成型，使得箱包設計的造型具有更大程度的開放自由，也可以使設計者們的創意得到最大程度的發揮。因此，3D 打印技術不僅滿足了人們對于個性化箱包設計的要求，也能在快節奏的現代生活中，最大程度上節省設計和制作實物的時間。通過3D 建模軟件，自行設計出設計師喜歡的款式造型，最大限度地滿足人們天馬行空的想象，使設計者們抽象的思維得到具象化。例如嘗試用Voronoi（由一組連接兩鄰點直線的垂直平分線組成的連續多邊形組成）做漸變密度的泡沫，生成網架的創意型箱包（圖3）。2016年3月，Odo Fioravanti 為Maison 203 設計了新款手抓包“IVY”，這款包的結構基于足球形狀，應用了二十面體，由六邊形和五邊形組成。手抓包的重疊表面就像是葉子，是圖案的關鍵之處，形成一個圓形以及六角形多葉分枝，這種有趣的結合讓人想起熱帶的迷人之美（圖4）。雖然3D 打印在箱包設計中的實例并不多見，但我相信在不久的將來，隨著3D 打印技術的不斷改進，會給箱包設計無限的創新與驚喜。

圖3 創意型箱包

圖4 新款手抓包“IVY”

（二）內在結構多樣化

箱包各層的最初形態都是一個平面，與其他部分組合形成平面或者立體的形狀，包體內外輪廓線之間也是相互組合。這些點、線、面、體共同組成了箱包的內外部結構，四個基本要素結合在一起形成了立體的實物。從箱包的傳統設計與制作來看，箱包結構與服裝相似，同樣分為平面構成和立體構成，在其設計與制作的過程中運用兩種構成要素，平面與立體結合起來最終組成了一個完整的形態。但箱包作為一個外在配飾，與服裝也有不同之處，它不必太過考慮到人體的構造。正因此，從箱包的設計到制作的過程，設計師可以通過豐富的空間想象力，確定包體基礎部位的數據，通過放量或轉移放量來解決立體造型中的問題，用二維平面的版型來解決三維中出現的問題，使箱包的形狀、數據、分割變化都是在二維的圖紙上設計修改，將三維空間的問題在二維空間中解決。

將3D 打印運用在箱包設計中，則可以直接在三維空間中解決箱包設計中的問題，在三維空間中修改數據和形狀，并通過建模的形式建立箱包結構數據庫。首先它將各種箱包的款式內外結構進行拆分，然后再將外部造型和內部結構分解。其中，外部結構分為包身、包帶、把手、裝飾、五金等幾個部分；內部結構則是內袋的劃分和是否加入小的功能性部件。繼而還可以進一步細分為功能性的、裝飾性的或兩者皆有的特色。循著這樣的思路，如果繼續將這些拆分后的部件進行重新組合，就有很多的排列組合，可以形成不同形式的新的箱包款式。

（三）使用材料的科學化

3D 打印箱包與傳統的工業制作方式完全不同，它是通過計算機軟件建模之后，再通過3D 打印機制作出來的實物，既無需圖紙也無需工藝。正是3D 打印技術有著這樣的特殊性，其所使用材料與傳統的材料也有著極大的不同，有人將3D 打印所使用的材料稱為3D 打印材料，也可以說是3D 耗材。

3D 打印材料種類繁多，有各種分類形式，可按物理狀態、化學性能、材料成型方法等不同角度分類，但常用的快速成型材料如表1所示。如果根據成型過程中使用的材料，可將3D 打印的材料分為三種：黏結材料、熔融材料和光固材料。在市面上比較常見的3D 打印材料主要有熱塑性塑料、共晶系統金屬、可食用材料、合金、鈦合金、不銹鋼、鋁、熱塑性粉末、金屬粉末、陶瓷粉末、石膏、紙、塑料薄膜、光硬化樹脂等。在這么多品種繁多的材料中，聚乙烯由于相對其他材料較為便宜，并且還可以回收利用，所以作為最常使用的材料之一。其次使用較多的就是ABS 和PLA 材料，常被叫作工程塑料的ABS 材料，因其制作出的成品相對堅固穩定，還有保存時間較長等優點，所以將其用作模型制作。又因PLA 的原材料大多是含糖類的農作物，能夠輕易被分解掉而不會對環境造成污染，是一種環保型材料，也是現在和將來箱包設計研究中所追求的材料，不僅能夠幫助人們實現美好生活，不會對環境造成破壞，而且材料費用也較低，可以降低生產成本。

除了上述材料之外，還有一些其他功能性較強的材料，可以用于箱包設計與制造。如中國首家3D 設計品牌極致盛放采用工業級3D 打印，將TPU 材料運用到3D 打印時尚服飾配件中，推出美輪美奐的夢蝶、拜占庭系列手包（圖5、圖6）。總之，3D 打印應用于箱包設計的材料與傳統的箱包材料相比起來，更加科學和環保，不僅在制作的過程中形成零排放或不會造成多余的浪費，而且在使用后還能回收再利用，這無疑是今后3D 打印應用于箱包設計及其工業化生產所希望能夠實現的創新。

圖5 夢蝶系列

圖6 拜占庭系列

四、3D 打印運用于箱包設計的局限性及其展望

（一）3D 打印應用于箱包設計的局限性

1．打印精度的偏差

由于3D 打印是由材料一層層堆積起來的，其每一層都有一定的厚度，這就造成了“臺階效應”，雖然每一層的厚度都很薄，但在微觀條件下，還是會形成波浪似的“臺階”。如果所制造的產品對象表面需要曲面，就會造成精度偏差，從這方面講它難以區別于傳統的制造方式。與傳統機械加工零件相比，3D 打印運用于箱包設計還需要有較高的精確度，這些都是未來所要面臨的挑戰與考驗。

2.使用材料的局限性

3D 打印用于箱包制作面臨著所使用材料的限制。目前提供給3D 打印的材料不僅單一，而且非常有限，大多以塑料為主。與此同時，打印機對于單一材料也是非常挑剔，一般一臺打印機只適用于一類材料。特別是3D 打印材料目前還處于研發階段，研發中所需高昂的成本和技術不成熟等問題，也導致了材料的價格居高不下，從而影響并阻礙了3D 打印技術在箱包設計中的進一步發展。不僅如此，3D 打印機的價格差價很高，便宜的打印機質量很難得到保障，想要得到好的效果就必須使用價格昂貴的打印機，也使得普通箱包設計廠家難以承受。

3．應用不夠高效

3D 打印給箱包設計帶來了新型的制造工具，讓人們幾乎都能生產出自己想要的產品，但是要想大規模地批量化生產，就很難做到了。所以目前3D 打印應用于箱包設計與制作，還不能完全替代傳統的箱包生產方式。

（二）3D 打印技術運用于箱包設計的展望

數字化時代已經到來，3D 打印在箱包市場的運用也必須根據時代的發展而發展。當3D 打印技術通過快速掃描打印出箱包產品，不僅能夠符合現代箱包生產制作模式，也能在原有的基礎上更加高效地完成實體商品。隨著3D 打印的種類越來越多，制作工藝也在不斷完善，相信其打印速度和效率都將不斷提升，3D 打印產品的精度也將進一步提高，打印出來的箱包產品無須后續處理可以直接使用。

特別是在人們厭倦了千篇一律的商品時，3D 打印技術帶給人們期待，使得個性化私人定制成為可能。此外，3D打印技術可以帶給設計師們不一樣的感受，讓他們摒棄以前的設計思想，追求更加科學合理的創意思維。將自己的創意變成可能，使箱包產品更加充滿豐富的想象力和創造力，必將催生出大量的創意型設計師、藝術家和箱包品牌，而且也使得箱包設計產品融入了科技、文化、藝術、創意等元素，必將使人們的生活更加美好、鮮活而富有活力。

結論

科技推動著人類的進步，思想文化塑造著人類的文明，科技和思想文化將持續影響著我們未來的發展方向。3D 打印技術運用于箱包設計是對技術與藝術融合的實體經濟及其行業非常有價值的探索，它的存在必將可以滿足人們對未來美好生活的期望。

對于具有無限可能性的未來，我們并不能夠知道會發生什么。我們可以按照傳統的思維方式對未來進行設定，但對未來發揮自己的想象力則會產生不同的面貌。不同的思維方式對于設計不同的箱包具有一定的影響，但無論社會趨勢如何發展，藝術設計終將在科技的快速發展道路上越走越近，科學技術的快速發展終將使我們的未來充滿更多的可能性。這不僅是一個漫長的過程，也是一個需要不斷創新的過程，在不斷應用與創新過程中進行革新。希望通過3D 打印技術運用于箱包設計的研究，我們可以在未來擁有更美好的生活，讓大家對這項技術有很多的了解，并讓它真正融入我們的生活，發揮其最大的優勢和效用。

任何事物都在不斷創新和探索中成長，我們不能原地踏步不知進取，3D 打印技術也是如此。盡管新的元素、材料、技術極大地推動了3D 打印在箱包設計、開發和創新中的使用，但與此同時，我們不能忘記繼承傳統，將傳統文化進行創造性轉化，才能創新性發展。只有充分運用新的科技手段，才能擁有新的箱包設計思維，創造出新的箱包表現形式。然而，在運用現代科技手段時，設計師應充分認識科技新元素的優劣勢，相互借鑒，相互補充，使得科技的理性與藝術的感性相互融合，盡量避免使用過程中的不良趨勢，使箱包產品更符合消費者的需求，讓它在未來的成長道路上更加輝煌。