3D辅助设计技术在高级珠宝首饰中的合理运用
2017-09-20刘晓华
刘晓华
3D辅助设计技术在高级珠宝首饰中的合理运用
刘晓华
Rational Use of 3D Aided Design Technology in Topgrade Jewelry and Gem
运用3D技术
With 3D printing as the representative, maturity and application of digital manufacturing technology is of great practical significance for contemporary jewelry, which will greatly enrich and broaden the contemporary jewelry technology and creation language, as well as aesthetic dimension.
3D技术在今天已不再是新鲜的话题。多年前3D技术就已经广泛运用到工业设计、工业生产、建筑设计、娱乐等领域。如今,随着3D打印技术的民用化普及,在丰富了生活的同时,给人们的生产,设计,开发带来前所未有的高效性、直观性和便捷性。可以说完全颠覆了原有的生产设计开发观念,大大拓宽了设计思路,生产能力及材料选择等各项决定因素。
3D技术的运用是重启珠宝艺术殿堂的钥匙,它可以彻底打破现有的手工制作工艺路线,成为珠宝首饰设计领域的新宠。从波音公司利用3D软件设计飞行器以来,基于CAD开发的三维设计软件就成为工业生产的工艺淬炼试验的保障。
众所周知,设计师在设计珠宝艺术品时,虽然作品的三维概念在他们的脑海中一遍又一遍地呈现与完善,但最终对于制作人员手中的设计图纸,着重表现的是整体作品的视觉冲击与材料及工艺概念。哪怕是用三维软件绘制出作品模型,也只是在电脑显示上看到的伪三维立体,容易让制作师傅产生混淆的视觉概念,创作实物往往会和设计意图存在差距。但是今天有了3D打印技术,运用得当能彻底解决这一问题。当设计作品经由3D绘制成立体模型并打印成树脂等材料的实体后,可以帮助设计师完善设计思路,再经由工艺师对其结构进行可行性分析后,设计师更是如虎添翼,将完善趋于完美。而完美和极致不正是我们一向追寻的目标吗?3D打印的设计半成品更能帮助设计师以设计美学的角度,解决复杂结构性首饰的节点连接、运动结构等问题。从而避免由美学基础相对薄弱的制作人员机械地单由传统结构入手制作而无法做到优美灵动的遗憾。如此,直观便捷的实体体验会让设计师在材料运用开发,实物造型修正方面得到更大的优势,从而提升创作激情与灵感,乃至协助设计师塑造完美,脑洞大开。
3D制图
一,3D技术与高级定制
在现代首饰设计思潮的影响下,首饰设计和制作方法不断打破传统的束缚,紧跟时代的步伐,运用现代先进设计方法、设计理念以及表现技法,开展创意。3D打印技术作为一种新的表现手段,给首饰设计带来一股新的创造力,并对消费者高品质、个性化首饰需求提供了不容忽视的助力。
当下流行的私人珠宝定制就是没有标准化、只有个性体;没有被复制的时尚、只有个性魅力的彰显。妥贴、个性,又充满艺术光辉的定制产品同样也彰显着使用者本人的智慧与品味。告别千篇一律的呆板、虚无缥缈的浮夸,随着人们对品质生活的追求,对个性化的理解,越来越多的女性开始用“定制”来提升品味,越来越多的男士开始用“定制”来表达感情。正所谓“定制随心,品位私享”。
在今天,很多首饰不仅仅是一件金银佩件,而是转变成佩带者的个性、价值观、生活品位的象征物。首饰设计中越来越多体现了单纯自由的精神,佩戴起来有生命力。而通过3D软件,能直观方便地绘制出复杂、生动、流畅的造型。通过观察三维模型渲染的效果图,设计师和消费者能很直观地预见首饰的效果,并对首饰设计的偏差做出及时的判断和修改。有了3D打印技术,个性鲜明的珠宝琳琅满目,珠宝行业或将迅速进入一个新时代。
树脂打印件
树脂模型修复
分件处理方案
二,3D建模与成品创作
3D技术在首饰设计上的表现卓越,在制作流程中亦是起到了革命性的作用。 关于制作,高科技的应用一定是发展的方向,是毋庸置疑的趋势。珠宝首饰作为奢侈品,对于整体奢华,美感的要求远远高于产品的结构功能性要求。一件珠宝艺术品由设计图到成品,是一个不断完善修整,逐步完美的过程,它汇集了珠宝设计师和制作工匠的灵感与技艺,是设计和制作完美结合的极致表现。
各种3D设计软件的整合利用,关键还是取决于电脑前的操作员。除了在3D制作前对需制作的产品进行总体规划,结构分析,分件处理方案落实外,就是对具体操作人员的技能发挥要求了。尤其是带有塑形需求及复杂工艺结构的产品制作,对3D制作人员的制作经验,塑形能力,绘图基础,审美能力要求苛刻。
为了确保3D原型能够附合后期生产的要求,必须满足造型,尺寸,打磨,镶嵌乃至抛光的一系列后期处理条件。各道加工程序中对于金属表面处理的损耗及工艺标准各不相同,不同形状,大小的宝石对于钻口及镶嵌的结构工艺又不会影响“取料”的厚薄粗细;整体产品中的结构力点与表现辅助面型这样的用料拿捏,直接影响最终产品的美感,甚至会导致报废。因此,制作员必需具备相应的工作经验、有些产品的造型难度甚至需要从事专业生产数年的制作人员来完成建模。首饰3D制作不同于工业生产的模具制作,当制作人员了解了相应尺寸后,还需具备相当的艺术修养,简单说就是审美能力。如建模无法完美表现出设计师的设计意图,则会失去3D制作的优势。
3D辅助设计到制作的完美表现不可能只依赖于一款3D绘图软件。一般一件结构较复杂的设计作品都得用到至少3种绘图软件以上,所以不可能要求每一个绘图员都掌握多种软件的应用,最好的方法就是设立3D工艺师。其在整个3D制作过程中起到关键性的策划、分摊与指导作用,是整合整套3D绘图系统与设计师之间桥梁。对于准确表现设计意图,完美再现设计思路起到决定性作用。其不仅要具备多种绘图制作软件的操作能力,更要熟悉各软件相应的特征与优势,还需熟练掌握首饰造型中的结构,开关,弹性部件。节省工艺、打磨钻石抛光工艺等一系列环节的工艺流程,全程高效地策划3D制作并加以落实。
所以说,3D制作的关键在于工艺剖析,合理运用各软件的造型制作优势,形成有效的3D制作系统,才能更准确地去表现设计,甚至可以超越设计。
3D技术虽然具有强大的空间塑形能力及形体塑造生产能力,但如运用不当,则会造成人工和材料的浪费,实物打印体与设计意图不符或美感不足,后期加工无法正常操作等等的问题。除人工和材料的浪费以外,使得设计图纸出品率大大降低,从而增加了不必要的制作成本。新技术的运用,除了新领域的涉及,新产品的开发外,很大一部分是为了提高生产效率,但在3D运用中常出现以下一些问题:
1:表面精度(光滑度)问题,珠宝首饰,尤其是批量产品制造,由于需要各道工序的时效原因,故对打印产品的表面精度要求很高。基于3D打印技术和成本原理,打印件表面将不可避免地出现回纹和麻点,而金属铸件表面光滑度又将直接影响打磨去皮的尺寸,从而影响产品造型,结构,尺寸,贵金属损耗等多道技术指标。其影响具体表现为产品造型;打磨深度;镶石、錾花、执边、抛光的可操作性及材料损耗等问题。
2:产品结构及尺寸设定。珠宝饰品除了外形美观外,对于人体工学、结构力学等功能性结构性的要求是不能忽视的,它们将直接影响到消费者佩戴舒适性和产品的售后问题。设计师们往往会忽视此类问题,因为这些问题都是隐形的,如没有经验丰富的工艺师把关,将会引发后期出现种种影响使用体验的因素,严重的会发生诸如宝石脱落、损坏、饰品结构破坏等问题。对于经验较差的电脑绘图员,则时常发生模型打印后无法投产及需后期大改的质量问题,这里牵涉到结构的合理性:A:链条及带有装配结构的功能性产品的节点传动、弹性固件和锁定防护问题;B:戒指、耳插、耳坠、挂件、胸针、项链、颈链、手链、手镯等不同饰品的人体工程学原理应用问题;C:工程力学原理的应用问题;
一般制作师傅固然不会考虑得如此周全,他们只是凭经验做事,通常表现为师傅教会怎么做就该这么做,而无法做到举一反三地考虑各方面的问题。珠宝首饰中,无论是素金产品或镶嵌产品都必须遵循力学原理,这里还包括材料力学知识的运用,根据各种不同硬度,韧性,密度材料,合理安排产品造型的用料粗细,厚薄,形状以及美观、安全、耐用的基本要求。如此看来,如何真正解决以上两大类问题是3D技术在首饰生产中合理运用的重中之重。
针对表面精度问题,如今各大厂家及工作室都已利用“余量控制”来有效避开因打磨、抛光等“去皮”而造成的结构面型破坏及尺寸收缩问题。这一方法来源于失蜡浇铸收缩抑制原理,简单而有效。但仅仅解决了保证最终尺寸不缩小的问题;又通过对打印设备的调试换代来解决打印件表面细致密度问题,虽然不能做到表面光滑,但已被一般打磨的表面质量所接受,同时也解决了后期表面处理的贵金属损耗问题,减低了3D打印工艺的制作成本。不过,根据对珠宝市场的分析,一个珠宝品牌或私人工作室想要摆脱市场同一性,真正展现出自己品牌所特有的核心价值,如此的工艺质量水平是远远不够的。就拿打磨、抛光精度、深度来论,一件可以称之为艺术品的首饰必须是无死角打磨。所谓无死角既指作品经由任何角度观察,能观测到的表面必须是经过打磨的,不能留有任何加工痕迹(表面肌理处理除外)。所以,我们在制定作品工艺路线时,就必须设定好整套工艺流程,由整体到细节,由表面到结构的合理工艺规划。为了提高作品质量,完美呈现高档精品的制作工艺,我们可以将图纸建模后,根据打磨工具,技艺的覆盖范围及作品结构设置分割各部分构件进行精修打磨,有些结构较复杂的作品还需抛光之后再进行结合拼装,确保作品由内而外的细腻光泽。
超仿真效果
三维扫描技术
三维建模技术
三,3D与手作相辅相成
3D打印和传统的手作技艺是能够相辅相成、平行发展的关系。以3D打印为代表的数字化制造技术的成熟和应用对当代首饰而言具有重要的现实意义,将大大丰富和拓宽当代首饰的技术手段和创作语言,乃至审美维度。我们应该以一个积极的态度来面对这项技术,而不是保守地回避。这并不是简单的谁取代谁的问题,或者说这种取代并不那么让人担忧。在不同场合,3D打印与手工艺可以是平行发展的关系,并不存在谁否定谁,而是一种互相影响、共同发展的形式。这种所谓的“取代”只是浅层次的,而深层次问题在于传统手工艺的艺术精华是无法以其它任何形式所取代的,唯有将传承与发展有机结合,才能碰撞出更为璀璨的艺术火花,激励与帮助设计师与工匠们创造新的辉煌。
高级珠宝注定是空前绝后的,是无以伦比的,是设计师与工匠们潜心创作并反复推敲的艺术作品。有了3D打印技术的强势介入,大大推动了高级珠宝制作工艺的拓展性,从而将艺术作品推向极致,在充分激发艺术工作者设计灵感的同时也完美地演绎出制作工匠们“忠于原创并高于原创”的创作理念。随着3D打印技术不断发展进步,作为高级珠宝工匠来说更应该着力研究与探索3D技术,通过大量实践来与传统手工制作进行比较,做到扬长而避短,充分利用先进技术的同时,在艺术作品中巧妙地融入高超绝伦的精美手工。正所谓“匠心独具”,先进的科技只是一种手段,艺术家的创新思维才是艺术创作的源泉所在。
〔1〕《上海工艺美术》季刊:[序号总第122期] 玺渊 览享天地之大美--访陆莲莲大师工作室 Enjoying Great Beauty of the Whole Universe CN31-1198/J P:36-39
〔2〕《3D Max中文版标准教程3d书记教程》:ISBN:978754276742 出版社:上海科学普及出版社 2004-7-1
〔3〕《Rhino 3D工业级造型与设计》:出版社:清华大学出版社
〔4〕《摩登犀牛Rhino5.0精简建模实例篇》作者:谢岱桦(台湾)、艾萍。