关于3D打印技术应用在环境艺术设计中的思考

摘 要：通过对3D打印技术原理与发展趋势的介绍认识，从环境艺术设计专业的实际出发，结合案例，分析该项技术应用在环境艺术设计专业中的优点及重要性，进一步探讨3D打印技术在环境艺术设计中未来的运用与发展。

关键词：3D打印技术；环境艺术设计；运用与发展

一、3D打印技术原理与发展趋势

3D打印技术，是一种快速成型的新型技术，先通过专业3D扫描仪扫描实物或者用计算机辅助软件设计制作三维模型，再将建好的三维模型分区成逐层的截面，即切片，然后指导装有液体或者粉末等胶合材料机逐层打印（其中打印的材料，可以由塑料、陶瓷、玻璃、砂砾甚至是金属等原材料，融化成液体或者粉碎成粉末胶合），最终把计算机上的蓝图变成实体。3D打印技术的理念有别于传统的“删减型制造”，即在原材料上进行切割、腐蚀、磨削等办法，去除多余细节，得到零部件，再以拼装或者焊接等方法组合完成最终产品。3D打印是“增材制造”，无需原胚和模具，可直接根据计算机模型数据，通过增加材料的方法生成任意形状的实物，不但简化了生产的制造程序、缩短研制周期，还提高了效率、降低成本。前期，在工业设计领域中常常被用来模具、模型制造，后逐渐用来直接制造成各种产品。现在该技术被广泛应用到航空航天、军工装备、建筑工程、工业设计、艺术设计、牙科医疗行业、时装、珠宝、鞋类、教育等各行业领域当中。

近20年来，3D打印技术取得了飞速的发展。美国《时代周刊》甚至将3D打印产业列为“2012年美国十大增长最快的工业”。美国把3D打印赋予制造业复兴的重任，美国总统巴拉克·奥巴马在国情咨文演讲中强调了3D打印技术的重要性，将推动3D打印产业的发展。在2014上海国际3D打印智造展览会上，3D打印技术被赋予“具有工业革命意义的制造技术” 。专业人士认为，在国家的“十二五”规划和倾向“高新尖”产业方针的背景下，3D打印产业将迎来巨大的发展机遇，预计未来将出现井喷式的发展。

二、环境艺术设计

环境艺术设计，是一门综合的专业学科，主要包括室内空间设计与景观规划设计。涉及美术、人体工程学、雕塑、建筑基础知识、家具设计、装饰文化、园林艺术、色彩心理学、材料学、软件操作、模型制作等多个领域。高校培养的未来环境艺术设计师将来能从事室内装潢艺术设计、景观艺术设计、建筑规划设计、园林设计以及施工技术与管理等，是技术性人才。在环境艺术设计中，小到灯具的创意设计，大到某个城市的整体景观规划设计，都是环境艺术设计师要面对的工作，因此，不但要求他们必须有很高的艺术素养、丰富的知识，更要求他们要有极强的动手操作能力。自改革开放以来，随着形势的发展，我国城市化速度加快，规模也不断地扩大，而对室内设计与景观设计的人才需求度也逐年上升。

三、3D打印技术在环境艺术设计中的运用

随着科技的发展，3D打印技术的广泛被运用，环境艺术设计师们也在充分利用该项技术不断地探索创新设计。其中，3D打印材料的多样性、环保、可循环利用等特点都给环境艺术设计提供了很大的技术支持，通过3D打印模型来完成他们的设计作品，不再让天马行空的创新思维受限制，而且高质量、精细以及精确的3D模型能帮助设计师设计工期缩短，也能使设计师与客户更直接地进行交流创意想法，避免浪费不必要的时间和精力。

下面用一些实际案例分析3D打印技术在环境艺术设计中的运用：

1、由美国设计事务所Nervous System设计，运用粉末状塑料等可粘合材质，通过3D打印而成的一组灯具，别具特色。该组灯具的设计，来源于叶脉形成的方式和过程，叶脉之间相互连接或交错，连为一体，当打开灯时，枝叶状的光影将投射在墙壁和天花板上，让人感觉犹如身处梦幻的树林中，前卫又浪漫，给室内装饰设计增添了另一种创新手法。

2、荷兰设计师Dirk Vander Kooij（德克·范德· 基科艾）最为著名的设计作品——“无尽流淌”（Endless Flow）系列，准确地传达出德克家具设计的核心特点，他设计的桌面和座椅有如无限循环的线条，在空间中流淌出属于自己的造型美感。该系列的原材料采用废弃冰箱的内槽，其色彩多为白色，易于染色，给3D打印出来形成的纹理增添色彩层次，视觉效果更加显著。

3、3D Printer 打造完整居住空間《Habitat imprimé》

设计Fran ois Brument 和 Sonia Laugier ，以一种全新的思维方式突破了传统的室内设计，充分考究空间利用率与家具使用功能紧密结合的形式，设计出多变的墙壁厚度，通过塑料、混凝土与砂石等薄层原料的叠加，打造出一个可自行定义、调节的空间布局。“Habitat imprimé”包含了卧室、浴室与更衣室，面积仅15 平方公尺，一个完整的居住单元就此成形，对于我国高房价、低收入又单身的诸多现状，这种居住单元也许成为未来单身公寓设计的另一种发展可能。

4、2014年3月，前所未见的3D打印花园的展览品——miniature在伦敦市中心的Strand Gallery展出，来自的英国、澳大利亚以及韩国的设计师在这里展示他们的创造， 整个园林都是用3D打印的，他们想要通过3D打印的这个媒介寻找试验和探索创新的设计。突破了传统手工制作模型的形式，能让一些用手工没办法完成的曲面设计模型变成现实，如人物造型、灯具、景观小品、雕塑等等。

5、2014年初，中国南京博物馆与荷兰De Nieuwe Kerk博物馆合作，以1：300的比例在荷兰阿姆斯特丹运用3D打印技术，建造了中国北京故宫的比例模型，再现了故宫的辉煌与独特的建筑风格、景观特色等。整个故宫模型打印过程在荷兰De Nieuwe Kerk博物馆中展示，参观者们能够清晰地看到3D打印机逐个打印出故宫的每一栋建筑，增加在模型沙盘上。3D打印技术让一切不可能，变成了现实。

6、教育工作者也在不断地对该项技术引起重视。在一些高校中已经为设计专业的实验室配备3D 打印机，把3D打印相关技术融入到课程设计当中，而环境艺术设计课程多采用的是项目教学的模式，有了3D打印技术，通过对该技术功能的认知学习，掌握并能使用该技能后，让学生主动参与到设计中来，亲身体验，把自己的设计转化成为作品。与手工制作模型比较，3D打印可减少在制作过程中测量切割的误差及安全问题，避免制作出来的作品粗糙，重要的是根据教师的指导意见，可随时调整和改进，降低材料损耗，又可以及时地把理论知识转化成实践，避免浪费时间在无用工作上。同事在台湾东南科技大学考察的时候，发现3D打印很是受环境艺术设计专业与建筑设计专业的学生欢迎，有了该项技术帮助他们学习，增强了他们的学习积极性与创新意识，更是增添了他们勇于尝试的奋斗精神与信心。

四、述评与总结

通过前面大量的实例分析，都证明了3D打印技术确实给环境艺术设计行业带来了很多好处，3D打印为设计师提供了一种与当下流行的3D效果图及传统的模型表现方式不同的、全新的操作模式。3D打印模型不仅是设计过程和项目施工过程中所用的工具，也可作最终的设计作品展示；3D打印的实物不仅可以单独作为创意产品使用，也可以组合拼装成大的建筑体等等。

环境艺术设计专业属于创意型、由经验积累产生的、隐形知识范畴的个性化劳动技能，不容易被传授和被新技术所取代，而有较高的收益，人类就开始想办法取代一部分个性化劳动技能。3D打印技术的出现，明证了这个事实，它加速了个性化制造时代的到来。从前面几个案例分析，我们可以看到，3D打印给设计师带来高效率、高质量的收获，它已成为创意设计的一种辅助工具，用于减轻设计师的一部分劳动力，于此加快了个性化制造时代的到来。

从早期的纯手绘制图到CAD软件制图，从纯手工制作模型到3D软件制作模型，用软件能替代的知识和能力都将会大幅度贬值，随着3D打印技术的广泛被运用及快速被更新，其成本价格也会随着技术逐渐成熟、使用不断普及而慢慢降低，社会各不同的使用群体将不断扩大增加。

然而，任何事物都有它的两面性。

1、3D打印技术虽然降低了设计师的劳动强度，当然也让人产生担忧，环境艺术设计行业未来的发展，这种个性化创意劳动会不会被取而代之，会不会有很多从事设计的人员失业？处于当今信息化、数字化时代，许多职业、专业会随着科技的发展而消失，当然也会促进一些新生职业、行业的发展。然而，我们作为为人类创造舒适、环保、安全环境的技术者——环境艺术设计师，应紧随时代的发展，接受新技术，积累新知识，更要不断地提高自身的艺术素养，加上我们在设计过程中累积的隐性知识和创意能力，才能保证我们的不败优势。其中，个人的创意能力是无法被量化的，也就无法被变成软件去批量化复制，这是我们未来能转化为巨大精神和物质财富的源泉。

2、3D打印技术的创新对于整个世界有着非同凡响的重大意义，但是想要真正达到普及，依然存在着一个硬伤——昂贵的成本。对于环境艺术设计行业所需要的是具备较为专业、精密大型的3D打印机，价格至少在14900美元至60000美元上下；此外，3D打印技术会对版权专利引来争议，需要更加完善的法律法规在规范，市场才能正常运转

总之，3D打印技术的飞速发展，更多是收益于各行业个领域的，环境艺术设计也不例外，设计师们应该抓住这样的机遇，建立一支庞大的设计精英团队，跟随时代的发展，不断成长壮大。

作者简介：

陈娜芳，厦门软件职业技术学院艺术设计系教师。