基于快速成型技術(shù)的“深耕細(xì)作”牛椅設(shè)計(jì)和研究

鐘光明　侯珂

摘要：為了探究如何有效運(yùn)用快速成型技術(shù)進(jìn)行仿生家具設(shè)計(jì)。在傳承中國(guó)傳統(tǒng)家具明式椅子的基礎(chǔ)上，提煉出“深耕細(xì)作”牛椅的概念，同時(shí)與北歐簡(jiǎn)約風(fēng)格結(jié)合，進(jìn)行創(chuàng)新的仿生家具設(shè)計(jì)。筆者通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐應(yīng)用驗(yàn)證了快速成型技術(shù)在仿生中式家具創(chuàng)新的可行性。最終提出了快速成型技術(shù)運(yùn)用在仿生家具設(shè)計(jì)的研究成果。經(jīng)過(guò)研究得出快速成型技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，運(yùn)用在中式仿生家具的設(shè)計(jì)過(guò)程中是可行的。

關(guān)鍵詞：快速成型技術(shù) 仿生家具設(shè)計(jì) 中國(guó)傳統(tǒng)文化 創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2019）07-0121-02

前言

在二十一世紀(jì)快速成型技術(shù)的快速發(fā)展下，產(chǎn)品的生產(chǎn)創(chuàng)造方式發(fā)生了巨大的變革。快速成型技術(shù)生產(chǎn)的家具產(chǎn)品具有效率高，成本低，設(shè)計(jì)思維的展開(kāi)不受限制，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。快速成型技術(shù)所需要的生產(chǎn)規(guī)模小、且環(huán)節(jié)較少，其中可個(gè)性化定制的特點(diǎn)更是符合了當(dāng)下的設(shè)計(jì)潮流。設(shè)計(jì)師不再局限于傳統(tǒng)模式的生產(chǎn)方式，而是采用3D打印技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)產(chǎn)品的生產(chǎn)制作。仿生家具設(shè)計(jì)以其造型自然、結(jié)構(gòu)功能特別的優(yōu)點(diǎn)立足于家具設(shè)計(jì)，采用快速成型技術(shù)制造仿生家具設(shè)計(jì)，可以使產(chǎn)品更加多樣化，更具創(chuàng)意性。

本文以筆者設(shè)計(jì)“深耕細(xì)作”牛椅為例，從生產(chǎn)方式、設(shè)計(jì)思路、實(shí)踐調(diào)研等角度，探討快速成型技術(shù)在仿生家具設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

一、快速成型技術(shù)的概述

快速成型技術(shù)，又稱為3D打印技術(shù)或增材制造技術(shù)，源于二十世紀(jì)八十年代。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，快速成型技術(shù)是以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，利用可溶解成粉末狀的材料，如石膏，塑料，尼龍，金屬，陶瓷等，利用3D打印機(jī)通過(guò)疊加的方式來(lái)打印出立體的物體。3D打印技術(shù)作為快速成型領(lǐng)域的種新興技術(shù)，有著廣闊的發(fā)展前景。3D打印的工作流程主要分兩步：首先通過(guò)建模軟件設(shè)計(jì)并建出理想的立體的產(chǎn)品模型，并將產(chǎn)品模型導(dǎo)入3D打印機(jī)。與傳統(tǒng)的家具制造業(yè)相比，快速成型技術(shù)具備了成本低、操作簡(jiǎn)易、效率高、精確度高等特點(diǎn)。以往的快速成型技術(shù)往往被用作生產(chǎn)時(shí)制作模型，然而隨著科技的發(fā)展，近幾年快速成型技術(shù)逐漸滲透到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的每一個(gè)步驟。隨著快速成型技術(shù)逐漸成熟，設(shè)計(jì)師們可以利用這項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)造更多的新產(chǎn)品，這對(duì)于較為復(fù)雜的仿生家具產(chǎn)品開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一種福音。目前較為常見(jiàn)的快速成型技術(shù)有：熔融沉積制造（簡(jiǎn)稱FDM）、立體噴印成型（簡(jiǎn)稱3DP）、激光選區(qū)燒結(jié)（簡(jiǎn)稱SLS）、立體光固化（簡(jiǎn)稱SLA）以及分層實(shí)體制造（簡(jiǎn)稱LOM）等。

3D打印技術(shù)以逐層增加材料的方式構(gòu)建物體，改變了傳統(tǒng)的制造方式，使人類生產(chǎn)方式發(fā)生了根本性的變革。于設(shè)計(jì)師而言，快速成型技術(shù)的出現(xiàn)不僅僅是引起了一場(chǎng)制造革命，更是解放創(chuàng)造思維、推動(dòng)設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展的動(dòng)力。

二、基于快速成型技術(shù)的“深耕細(xì)作”牛椅設(shè)計(jì)和研究

設(shè)計(jì)的靈魂在于創(chuàng)新，在看到了我國(guó)家具賣場(chǎng)如此眾多的仿歐美風(fēng)格家具以及中國(guó)傳統(tǒng)古典仿制家具之后，心里有了深深的感觸。感嘆我們?nèi)绱算筱蟠髧?guó)，到了現(xiàn)代，在家具設(shè)計(jì)方面能拿得出手的作品竟是那樣少得可憐，這無(wú)形之中不對(duì)我國(guó)家具設(shè)計(jì)行業(yè)敲醒了警鐘，是時(shí)候我們要放棄抄襲與模仿，重新審視自己，培養(yǎng)自己的思維創(chuàng)作能力，重視學(xué)習(xí)，參考借鑒其它國(guó)家優(yōu)秀設(shè)計(jì)的精華，深刻理解我國(guó)古典家具所涵蓋的豐富的文化韻味，并將其結(jié)合，創(chuàng)造屬于我們自己的設(shè)計(jì)，為我國(guó)家具設(shè)計(jì)開(kāi)辟一條新的道路。

北歐風(fēng)格家具成功的特點(diǎn)在于其傳統(tǒng)I生特征，而我國(guó)是一個(gè)傳統(tǒng)文化底蘊(yùn)深厚的國(guó)家，歷史悠久，文化遺產(chǎn)豐富。在家具設(shè)計(jì)這種傳承著民族精神的“造物”行為上，傳統(tǒng)性的流失，不只是對(duì)我們，更是對(duì)整個(gè)世界創(chuàng)造活動(dòng)的一種無(wú)可挽回的缺憾。當(dāng)前世界格局不斷改變，“全球化”影響著人們的審美情趣、生活方式，設(shè)計(jì)活動(dòng)也受到了不同文化的沖擊，而我國(guó)的家具設(shè)計(jì)正處于萌芽階段，最重要的，是要保持自己的民族性，傳統(tǒng)性。雖說(shuō)文化創(chuàng)作意識(shí)還沒(méi)深刻融入到我們的設(shè)計(jì)思想中，但在產(chǎn)品中展現(xiàn)我們并未失落的文化，對(duì)我們每一位當(dāng)代設(shè)計(jì)師提出了要求。

中國(guó)文化有一個(gè)基本核心，貫穿始終，那就是“天人合一”，換句話說(shuō)，中華傳統(tǒng)文化的深層內(nèi)涵，就是在追求一種人與人、人與社會(huì)、人與環(huán)境、人與自然的和諧統(tǒng)一。以明代圈椅為例，其包含著中華文化中“天圓地方”的典型宇宙觀，無(wú)論是從結(jié)構(gòu)、線條、比例或是從抽象的藝術(shù)表現(xiàn)形式上，都在追求一種達(dá)到和諧的境界。中華文化博大精深，傳統(tǒng)文化不僅是中國(guó)設(shè)計(jì)文化發(fā)展的源泉，更是中國(guó)設(shè)計(jì)樹(shù)立個(gè)性特征的基礎(chǔ)。古詩(shī)作為傳統(tǒng)文化形態(tài)之一，為我國(guó)文化瑰寶中畫上濃厚的一筆，“深耕細(xì)作”的主題即是從古詩(shī)中提取出來(lái)的。只有保持對(duì)民族文化意識(shí)的認(rèn)識(shí)，才能創(chuàng)造出具有民族個(gè)性與文化特征的設(shè)計(jì);只有將設(shè)計(jì)立足于文化，才能更好地傳承文化。本課題研究將在基本快速成型技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)北歐家具設(shè)計(jì)要素的學(xué)習(xí)借鑒，融合我國(guó)優(yōu)良設(shè)計(jì)的文化底蘊(yùn)和藝術(shù)表現(xiàn)，以椅子為載體，創(chuàng)造出一種新的“文化印象”，締造一種新的生活方式，它不僅是對(duì)于我國(guó)家具設(shè)計(jì)的重新審視，更是一面承載著傳統(tǒng)與現(xiàn)代的文化墻。家具作為走進(jìn)家庭，貼近生活的特殊商品，在現(xiàn)代生活潮流中扮演重要的角色。

（一）“深耕細(xì)作”牛椅設(shè)計(jì)實(shí)踐調(diào)研展開(kāi)。中國(guó)的家具設(shè)計(jì)，不能停留在把繼承理解為將家具外形設(shè)計(jì)成與傳統(tǒng)家具相近或相似的模樣，用死搬硬套的方式來(lái)維護(hù)傳統(tǒng)。如果僅僅將樣式和結(jié)構(gòu)作為家具設(shè)計(jì)考慮的因素，會(huì)很容易落入到單一俗套和條條框框中去。因此，只有更深層地理解中國(guó)傳統(tǒng)文化傳統(tǒng)思想和家具設(shè)計(jì)要素的內(nèi)涵，領(lǐng)悟其實(shí)質(zhì)才能很好地繼承和發(fā)揚(yáng)民族風(fēng)格。通過(guò)調(diào)研，總結(jié)出設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于體現(xiàn)：

1.對(duì)傳統(tǒng)家具功能的取舍：椅子是提供人休息的器具，其最大的功能是“坐”，“舒適性”是其設(shè)計(jì)的首要原則，傳統(tǒng)家具雖然經(jīng)典，但其實(shí)際功能并不適宜現(xiàn)代家居生活環(huán)境，因此需要在功能上對(duì)其取舍，使其“坐”的功能更突出。

2.對(duì)傳統(tǒng)家具造型符號(hào)的重構(gòu)和提煉：目前市場(chǎng)存在著太多偏向于傳統(tǒng)中式家具條條框框的造型，而對(duì)于傳統(tǒng)的繼承與創(chuàng)新，則要求家具設(shè)計(jì)在造型方面更加簡(jiǎn)練，形體更加柔和，使其既能體現(xiàn)古樸自然又不失時(shí)尚美感。

3.對(duì)傳統(tǒng)家具風(fēng)格的修改與簡(jiǎn)化：明式家具是我國(guó)傳統(tǒng)家具風(fēng)格的代表，而走中國(guó)特色的家具設(shè)計(jì)之路，要求我們將設(shè)計(jì)深深扎根于民族文化的沃土中，站在時(shí)代的高度上去打造兼具民族、國(guó)際與時(shí)代性，富有強(qiáng)大生命力，經(jīng)得起歷史考驗(yàn)的本土家具風(fēng)格。

4.對(duì)傳統(tǒng)家具文化的超越與創(chuàng)新：要求我們以一種負(fù)責(zé)任的態(tài)度和無(wú)愧于民族、無(wú)愧時(shí)代的姿態(tài)，去創(chuàng)造凝聚中國(guó)風(fēng)格、現(xiàn)代風(fēng)范和人文精神的家具。

（二）“深耕細(xì)作”牛椅設(shè)計(jì)定位。通過(guò)對(duì)前期調(diào)研資料的整理分析，綜合將要設(shè)計(jì)產(chǎn)品的使用功能、材料、工藝、結(jié)構(gòu)、尺度和造型、風(fēng)格等給出以下設(shè)計(jì)定位。

使用功能：椅子最大的功能就是“坐”，而且要“舒服地坐”，是提供給人們一個(gè)休息的地方，不僅要使坐的人身體上能放松，而且心靈上也可以放空。

材料：使用木材，實(shí)木家具有其他類型家具無(wú)可比擬的質(zhì)感，清晰的紋路，純凈的色彩能將家居環(huán)境裝點(diǎn)得沉靜，素雅，給人以一種親近大自然之感。

結(jié)構(gòu)：利用我國(guó)傳統(tǒng)家具的榫接合結(jié)構(gòu)，不僅能使家具造型穩(wěn)固，更不破壞其美觀，同時(shí)能起到了節(jié)約成本，保護(hù)環(huán)境的作用。

尺度和造型：充分符合人機(jī)工程學(xué)原理，最大程度上將椅子帶給人以舒適感，讓人從家具中體會(huì)到“人情關(guān)懷”。

風(fēng)格：融合北歐與明式家具設(shè)計(jì)要點(diǎn)，將傳統(tǒng)文化韻味與時(shí)代氣息注入其中，為我國(guó)家具設(shè)計(jì)風(fēng)格探索新的方向，簡(jiǎn)約、時(shí)尚而不失民族性，打造獨(dú)屬于我們的“中式簡(jiǎn)約風(fēng)格”。

（三）“深耕細(xì)作”牛椅設(shè)計(jì)效果圖的建立。在進(jìn)行了大量的草圖繪制和考量后最終效果圖確立，如圖1所示：

三、“深耕細(xì)作”牛椅設(shè)計(jì)說(shuō)明

統(tǒng)觀整體，深耕細(xì)作牛椅簡(jiǎn)潔大方的曲線，平衡對(duì)稱的造型在視覺(jué)上給人一種舒適的感覺(jué)。特別之處在于椅背及扶手連成的曲線宛如牛角一般，仿佛看到一頭真正的牛，積極向上，氣勢(shì)磅礴。作為一把實(shí)木材質(zhì)的椅子，“深耕細(xì)作”牛椅使用感極佳，實(shí)木的質(zhì)感讓人放松，同時(shí)能夠讓使用者感受到明式家具的傳統(tǒng)文化氛圍。

從外觀上看，深耕細(xì)作牛椅同時(shí)具備了北歐風(fēng)格的簡(jiǎn)約素雅及傳統(tǒng)明式家具的質(zhì)感文雅的特點(diǎn)。創(chuàng)造出了設(shè)計(jì)新中式家具的新方向，開(kāi)創(chuàng)潮流的同時(shí)不忘傳承民族文化。結(jié)構(gòu)上，采用了中式傳統(tǒng)家具的榫接合結(jié)構(gòu)，充分符合人機(jī)工程學(xué)原理，傳承傳統(tǒng)家具優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)做到了牢固、耐用。

“深耕細(xì)作”牛椅是一種全新的仿生設(shè)計(jì)“中式簡(jiǎn)約風(fēng)格”，不僅僅是在外觀上形似，更是在結(jié)合了外觀、結(jié)構(gòu)、質(zhì)感后，營(yíng)造出了一種栩栩如生的“牛氣沖天”的感覺(jué)，可謂是形、神兼?zhèn)洹Ｔ诶斫饬藗鹘y(tǒng)明式家具文化的同時(shí)，用現(xiàn)代北歐簡(jiǎn)約風(fēng)格的角度去詮釋了仿生牛的創(chuàng)新家具設(shè)計(jì)。

四、“深耕細(xì)作”牛椅模型快速成型打印

（一）模型分析。為了驗(yàn)證快速成型技術(shù)在仿生家具設(shè)計(jì)中可行性，筆者進(jìn)行了使用快速成型技術(shù)打印“深耕細(xì)作”牛椅模型的實(shí)踐探究，過(guò)程如圖2。

制作“深耕細(xì)作”牛椅模型分為三步。第一步是設(shè)計(jì)草圖分析，第二步是利用三維建模軟件進(jìn)行建模，第三部是打印模型。筆者使用的三維建模軟件是Rhino。深耕細(xì)作牛椅整體模型分為三個(gè)部份，第一個(gè)部分是椅背扶手，由形似半圓狀的流線型構(gòu)成：第二個(gè)部分是椅背支撐桿及坐墊，作為支撐與扶手連接;第三個(gè)部分是椅子坐下半部分與椅子腿部，與坐墊連接。分成三個(gè)部分來(lái)構(gòu)建模型，一是為了方便快速成型打印機(jī)的打印，二是安裝過(guò)程簡(jiǎn)便，不易出錯(cuò)。

（二）打印過(guò)程。目前國(guó)內(nèi)3D打印機(jī)以美國(guó)的Maker Bot、國(guó)內(nèi)的UP以及國(guó)內(nèi)創(chuàng)客使用較多的非笛卡爾型DIY組裝3D打印機(jī)——Deltabots3D打印機(jī)等。筆者使用的是MakerBot打印“深耕細(xì)作”牛椅模型。打印過(guò)程如圖2所示，先使用打印機(jī)打印出部分模型，再進(jìn)行打磨及拋光，使模型表面更加光滑、細(xì)致度更高，最劇將三部分模型組裝到一起。“深耕細(xì)作”牛椅的模型經(jīng)過(guò)了打印、細(xì)致打磨、組裝三個(gè)步驟制作完成。

（三）打印精度。本次試驗(yàn)結(jié)果得到的家具模型精確度較高。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明、及流線型的外觀，得到的模型打印效果較好，模型質(zhì)量高。結(jié)構(gòu)較為精確，傳統(tǒng)家具的榫接合結(jié)構(gòu)部份都能夠很好接合。通過(guò)本次打印實(shí)踐，驗(yàn)證了快速成型技術(shù)在仿生家具設(shè)計(jì)制作中應(yīng)用的可行性。

結(jié)語(yǔ)

所有家具中，椅子是最富有藝術(shù)表現(xiàn)力的，其本身就能構(gòu)成一件藝術(shù)珍品，芬蘭設(shè)計(jì)大師塔佩瓦拉說(shuō)“椅子的設(shè)計(jì)是任何室內(nèi)設(shè)計(jì)的開(kāi)端，可以說(shuō)椅子的問(wèn)題解決了，其他各類家具的問(wèn)題都會(huì)迎刃而解”。明式椅子雖然經(jīng)典，卻無(wú)法融入到當(dāng)代的生活環(huán)境中，勉強(qiáng)將古典家具融入到現(xiàn)代家居生活方式中，只會(huì)造成意識(shí)形態(tài)上的“反沖”，給人帶來(lái)不便，只有將明式椅的精華融入當(dāng)代椅子設(shè)計(jì)之中才能賦予中國(guó)家具設(shè)計(jì)以新的靈魂。本課題研究是希望通過(guò)學(xué)習(xí)、借鑒北歐椅子的設(shè)計(jì)要素，重新審視當(dāng)代“人”的因素：將傳統(tǒng)家具的設(shè)計(jì)靈魂中融入到當(dāng)代家具設(shè)計(jì)中，使繼承了明式家具審美性與文化內(nèi)涵的當(dāng)代椅子設(shè)計(jì)能夠被最廣泛的消費(fèi)群體所接受。