3D打印技術在徐州漢文化創意產品設計中的應用研究

◇程雪琪 張馨丹

一、3D打印技術的內涵及發展

（一）3D打印技術內涵

3D打印技術是一種快速成型技術，它以三維數字模型為基礎，通過層層堆疊的方式將粉末狀金屬或塑料等材料構造成形態，這種方法或稱為積層造型法。這種3D打印技術經常被用在珠寶、鞋類、工業設計、建筑、工程和施工（AEC）、汽車、航空航天、牙科和醫療產業、教育、地理信息系統、土木工程、槍支以及其他領域，例如在醫學中利用3D打印技術制造髖關節或牙齒等。

（二）3D打印技術的發展

3D打印行業雖然已經應用到諸多行業，但是3D打印行業仍然處于工業化初級階段，同時也面臨諸多挑戰，它的出現對傳統行業的劣勢進行了互補，一些精細且難以實現的產品可以通過3D打印技術得以實現。不難看出，在不遠的將來，3D打印技術將是一種具有顛覆性的制造技術，3D打印市場將不斷擴大，會從邊緣技術成為主流技術之一。同時3D打印行業既是制造業也是服務業。與3D打印技術有關的行業眾多，包括設備制造商、三維模型服務行業、3D打印耗材制造、3D打印機維修等。在3D打印產業鏈里，除了出現大品牌的生產廠商外，也有可能出現基于3D打印所提供的服務業巨頭。

二、徐州漢文化創意產品設計現狀分析

徐州作為漢文化的發源地，現存大量的漢文化資源。就徐州博物館而言，為了更好“讓文化活起來”，徐州博物館通過自主研發和聯合引進的方式，致力于創建一個新型的一體化博物館文創產業。此外，徐州還通過參加文創類展覽、舉辦文創比賽等方式鼓勵文創產業的發展和進步。但是，從徐州市場上正在售賣的文化創意產品來看，徐州文創具有以下幾類問題：

（一）產品趨于同質化

文化創意產品存在的必要性正是為了體現一座城市的特色或是一段難以忘懷的歷史。但是目前徐州市場上現有售賣產品設計形式過于單一，同質化嚴重。雖然不乏創新型產品，但是市場售賣產品多為仿制工藝品且缺乏創意。

（二）品牌性薄弱

品牌形象是對一個團體或企業的整體描述，包括內在與外在的反應、產品以及服務。徐州文創現狀呈現一種“各自為營”的狀態，由于徐州文創產品的開發是由各個漢文化景區負責并自行管理，因此設計研發的水平參差不齊，這種現狀也是導致徐州文創品牌形象未能明確建立的一個原因。

三、3D打印技術對文化創意產品設計的影響

（一）提高設計效率

3D打印技術簡化了文化創意產品的設計流程。傳統的文化創意產品設計主要以圖紙和工程圖為主，設計流程固化，設計展現不夠直觀。如果在最后的產品模型中出現結構性問題，那么整個設計流程就要推倒重來，嚴重浪費了設計者的時間和精力，同時也造成了成本的增加。3D打印技術的應用打破了傳統設計模式中的缺陷，設計師們不用再向工藝、材料、結構而妥協，能夠更加直觀地將自己的設計方案進行模型呈現。3D打印技術還能夠縮短設計周期，降低模型設計的時間、材料成本，降低企業將產品投放市場的風險。

（二）設計多樣化

在傳統的文化創意產品中，為了節約成本和提高質量所采用的批量化生產方式在一定程度上限制了設計的多樣性。然而隨著生活質量的提高，人們不再滿足于現有的需求，定制化、個性化越來越成為設計行業所追求的目標。文化創意產品設計內容廣泛，包括旅游紀念品、城市禮物等，充斥著人們的生活，作為設計品類的一種，消費者對其的要求也逐漸趨向個性化。3D打印技術的出現讓個性化和定制化不再拘泥于標準化大生產的限制，同時由于3D打印技術的廣泛傳播、3D打印技術的升級和3D打印耗材價格的下降，這些因素都在某些方面促進個性化和定制化行業的發展。消費者可以根據個人需求，利用3D打印技術實現個性化需求。

四、基于3D打印技術的漢文化創意產品設計分析與實踐

（一）徐州漢文化元素分析

徐州漢文化資源豐富，漢文化資源主要分為陵園類、景觀類、文化活動類、傳統食物類和手工藝品。為了更好地體現3D打印技術在文化創意產品中的應用，因此在漢文化元素的選擇上應注意以下幾點：

1.造型元素與文化元素的融合

造型是文化元素表現的載體，造型元素是對文化的重構和創意表達。3D打印技術應用于文化創意產品設計，解決了設計師向工藝和材料妥協的問題。因此在徐州漢文化創意產品的創意構思上，造型元素與文化元素的完美融合不再受到限制。

2.傳統元素與現代手法的融合

在探究徐州漢文化的同時，我們發現現存漢文化資源中包含大量傳統元素，例如傳統思維、傳統用色、傳統文字、傳統圖像等。雖然“傳統”和“現代”在很大程度上是一種標簽，但是如何將傳統漢文化元素與現代形式相融合是在進行創意設計時需要著重考量的。

（二）徐州漢文化元素與3D打印技術的融合實踐

1.方案設計及分析

通過前期對徐州漢文化資源和3D打印技術的分析，選擇以徐州博物館陶舞俑作為漢文化設計元素。一方面，徐州陶繞襟衣舞俑是了解西漢早期舞蹈造型的重要實物資料，且其他地區未見出土，該文物體現了徐州地區的獨特性。另外一方面，舞俑身姿嬌柔，身體隨變化呈現出“S”形，動感十足，設計切入點豐富，可以更好地與造型元素相融合。為了更好地進行設計方案分析，對舞俑造型進行簡化和抽象，提取出關鍵造型特點，最后通過調整和變化，得出產品的多項設計方案。通過討論分析，從多項方案中選出最佳方案，如圖1所示。

2.產品三維建模

3D打印行業發展現今已經非常成熟，各種各樣的建模軟件，從工業設計到青少年教育，軟件支持已經涵蓋了各個領域，常用的軟件包括3DMAX、Maya、Rhino等。在此選擇以Rhino軟件為舞俑類文化創意產品設計的建模軟件，該軟件硬件要求較低，且能夠輕易整合3DMAX與Softimage的模型功能部分，對要求精細、彈性與復雜的NURBS模型，有點石成金的效能。如圖2所示為舞俑文創產品的三維建模造型圖。

3.3D打印參數調試

將完成的產品模型保存為STL格式導入3D打印切片軟件，利用3DMiracle軟件對模型切片進行參數設置。在對舞俑文創產品進行切片時發現，若直接對模型進行打印切片，則會因燭臺造型造成輔助支撐過多，這樣會降低模型的精度，浪費耗材，為了解決此問題，特返回三維建模階段，將產品模型燭臺面和舞俑身體結構分開進行打印，最后將兩部分結構進行粘合。這種方式不僅不會造成模型本身結構的缺陷，還能提高產品打印精度。

將產品切片完成后存儲為obj格式，導入3D打印機，按照3D打印機規范操作流程，對3D打印機進行預熱、加料、調平、出絲調試。最后打印出的成品如圖3所示。

五、結語

3D打印技術的應用給文化創意產品設計提供了多種可能性。在對徐州漢文化進行分析過后，結合3D打印技術的特殊性和多樣性，進行了在3D打印技術下的漢文化創意產品設計探索和實踐，為漢文化創意產品的設計提供更多的可能性。