基于3D打印技术的创意首饰盒设计*

张纹纹,赵 华

(沈阳航空航天大学,辽宁 沈阳 110136)

基于3D打印技术的创意首饰盒设计*

张纹纹,赵 华

(沈阳航空航天大学,辽宁 沈阳 110136)

随着首饰行业的蓬勃发展,创意首饰盒作为附属品也在逐步发展,它在满足收纳精美首饰的同时,融入了更多的创意元素来满足人们的审美需求.提出了应用3D打印技术来制作外形新颖多样的首饰盒,这样既减少了制造过程对传统工业的高度依赖,又可以将自己的创意作品快速变为现实产品.将这种技术应用于产品定制化设计中,根据使用者的需求和喜好进行有针对性的设计,能够更直接地享受定制化设计给人们带来的愉悦.

产品设计;3D打印;首饰盒;个性定制

现代人的生活多元化发展,每个人都强调自己的独特个性,首饰是最能展现人们个性的装饰品,所以备受人们欢迎.因此,首饰盒的包装和首饰盒的质量、品味、个性化也开始被更多人关注.在设计首饰盒时,要综合考虑多种因素,根据不同年龄使用者的心理去研发,才能做出好的设计.在设计过程中,设计人员还要增强首饰盒设计的文化性,丰富首饰盒的内涵,提高珠宝首饰盒的文化品位,这是非常重要的.但是,首饰盒的生产需要依赖传统工业,受到生产模式的制约,现有的首饰盒难以顾及现代时尚人士对自由、创新、个性化的需求,也难以满足不同层次人群的要求,而个性化定制的首饰盒生产周期长,往往达不到使用者的要求.3D打印技术的出现为人们提供了首饰盒个性化定制的全新思路.3D打印技术作为数字化技术、激光技术和新材料技术融合发展的产物,使得设计者不再依赖传统工业,思维不受制造能力的限制.3D打印技术给了普通人以制造的能力,释放了个体使用者的创新冲动,改变了过去发明创造只能是少数人的特权.3D打印提前介入创意设计环节,让设计者能够白天设计,晚上用3D打印机打印出来,次日可以讨论修改,进行调整,最终呈现出的产品能够更好地体现设计者的构思,满足使用者的需求.本文从首饰盒的意义和现状分析入手,利用3D打印技术完成充满个性、创意的首饰盒制作.

1 创意首饰盒设计的意义

在古代,通常将女子常用的镜台与盛放化妆品、首饰、梳妆用具的梳妆匣统称为"妆奁"或者"妆匣".早在春秋战国时期,妆奁就开始在民间生产并流行开来,一直延续到明清时期,历史悠久.我国传统造物追求"器以载道"的意境,妆奁的发展代表了不同时代、不同阶层的审美情趣和价值取向,是我国传统文化的重要组成部分."十里红妆"通常用来形容女子丰厚的嫁妆,而妆奁就是古代女子出嫁必备的嫁妆之一.女子出嫁时,因为经济状况不同,民俗文化不同,嫁妆可多可少,但"妆奁"和"妆箱"是必不可少的,一些少数民族也不例外.由此可见,妆奁在古代的婚嫁活动中占有重要位置.

随着时代的发展和文化的变迁,妆奁这个称呼慢慢被现代的首饰盒所取代,首饰盒更贴近人们的生活,除了帮人们收纳一些日常必需品外,还从不同侧面反映出女性的时代风貌和对美的诠释.现代首饰盒从材质上分为皮质、木质和绒布等;功能上也不同,除了收纳物品外,有爱好者喜欢用来收藏,也有用来做家居摆台,使其在家居装饰中呈现出别样的气质.不同层次的人对首饰盒的品味要求也不一样,选择一个适合自己的首饰盒尤为重要.随着个性化定制服务的出现,首饰盒的设计呈现潮流发展之势,女神们都想有一款属于自己的独一无二的首饰盒,不仅可以收纳自己的宝贝,还可以更好地享受精致浪漫的生活.以3D打印技术为代表的新工业革命的到来,更好地推动了个性化定制服务,使每个有创意的使用者轻松、快速地将想法变为现实.

2 3D打印技术的优势

3D打印作为一种通俗化名称,其实质是增材制造技术.美国材料与试验协会将"增材制造技术"定义为:基于3D模型数据,采用与减材制造技术相反的逐层叠加的方式生产物品的过程,通常通过电脑控制将材料逐层叠加,最终将计算机上的三维模型变为立体实物,是大批量制造模式向个性化制造模式发展的引领技术[1].

3D打印技术的核心思想最早起源于20世纪80年代的美国.自产生之日起,3D打印技术就受到世界各国的高度关注.特别是进入21世纪后,它不仅成为各国经济发展的重要议题,还迅速应用到航空、生物医学、建筑、教育、餐饮、服装等众多产业领域.与传统的通过削减材料的方式造型完全不同,3D打印技术是在传统二维打印的基础上叠加出来的.利用 3D打印技术研发、制造个性化创意产品有以下几个优势.

2.1 适合个性化定制

3D打印技术凸显个性化、特质化,可以实现个性化、艺术化的专属定制,能与生物工程相结合,与艺术创造相结合,能够更好地满足使用者的意愿.在不增加制造成本的前提下,满足每一位使用者的个性化需求,是3D打印技术最突出的优势.传统的产品设计是建立在工业革命以来所形成的大批量生产方式之上的,这意味着使用者的差异性在设计过程中难以体现出来.为了追求大规模生产,使用者被假定为一模一样的人,个性需求被忽视了[3].3D打印技术使产品的个性化设计与生产成为可能.使用者可以根据自身条件、喜好,甚至不同的产品使用情景自行设计和生产.利用3D打印技术可以量身定做产品,让人们从产品千人一式转向十人一式、一人一式,以至于一人十式[1],真正体现以人为本.

2.2 适合复杂结构的快速制造

与传统机械加工、模具成形等制造工艺相比,3D打印技术将三维实体加工变成了若干二维平面加工,大大降低了制造的复杂度.从理论上讲,设计者只要通过计算机设计出相应产品的结构模型,就可以应用 3D打印技术在无需刀具、模具和复杂工艺的条件下迅速将设计变为实物,这是传统加工技术无法比拟的.另外,设计者不需要掌握各种复杂的制造工艺和加工技能,大大降低了制造业的技术门槛.可以说,3D打印技术延伸和拓展了人类的物理技能,创设了人类前所未有的造物想象空间.3D打印可以制造出传统方法难以加工的高度复杂形状,可以自由组合材料,可以一次性成型复杂物品,可以实现精确的实体复制[4].安德森指出,产品制造的数字化变革绝不仅仅是优化现有的制造业,而是将制造延伸至范围更广的生产人群当中--既有现存的制造商,又有正在成为创业者的普通民众[5].

2.3 适合"即需即印"的设计制造

3D打印技术既安全环保,又节省成本,它与传统制造业的区别在于产品的形成过程.传统制造过程通常使用消减的做法,整个过程中会浪费很多原材料,同时,在金属加热和再加热的过程中会消耗大量的能源.相反,3D打印技术是增材制造,原材料是按照计算机3D模型分层之后,有控制地一层层添加材料,这样加工废料也大大减少,在产品制造过程中几乎不会产生无关的剩余物.另一方面,由于3D打印技术有生产周期短、随时打印、按需打印、无需库存等特点,所以,一旦技术全面成熟,整个生产环节的成本将大大减少.相信随着科技的发展,3D打印技术在环保和节约成本方面的优势会进一步凸显.

3 3D打印技术在首饰盒制造中的运用

3.1 设计

首饰盒的设计要注重方便性,融入文化的设计,要体现特色,彰显个性化.设计所应表现的文化性并不单单指本地的民族传统,而是一种与时代共存的综合体现.

3.2 数字建模

经过构思的首饰盒设计方案将通过三维软件的形式建立数字模型,更为形象地展示出产品的三维效果图.

3.3 读取文件

读取建立的三维模型,将其另存为*.stl文件形式.用stl文件格式转化数据,将三维实体表面用一系列相连的小三角形逼近,三角面越小,其生成的表面分辨率越高,最终可得到stl格式的三维近似模型文件.

3.4 分层处理

将stl文件模型进行切割分层,片层的厚度通常在50~500µm之间.无论零件形状多么复杂,对每一层来说都是简单的平面矢量扫描组,轮廓线代表了片层的边界.经过分层处理之后,模型以片层的方式描述.

3.5 逐层打印

依据程序指令打印模型,设置相关参数(支撑添加、材料选择、打印精度等),本文打印方式选择FDM成型方式,将丝状的热熔性材料加热融化,通过带有微细喷嘴的挤出机把材料挤出来.熔融的丝材被挤出后随即会与前一层材料粘合在一起,一层材料沉积后,工作台将按预定的增量下降一个厚度,然后重复以上的步骤,直到工件完全成型.工作过程如图1所示.

3.6 后期处理

大多数打印完的产品看起来并不光滑或没有完全成型,如图2所示,所以,打印结束后的后期处理尤为重要.后期处理主要是去除支撑材料,然后对打印产品进行打磨抛光,最后经过组装呈现出完整的首饰盒,如图3所示.

图1 逐层打印过程

图2 首饰盒零部件

图3 首饰盒装配

4 结束语

随着3D打印技术的普及,3D打印技术在个性化创意设计中兴起了一场革命,影响了设计领域的方方面面.采用3D打印技术制造模型,既能完全真实地表现出产品的三维效果图,又能快速将产品变为实物,没有了大规模生产带来的开发成本问题和复杂造型的制作工艺制约,设计者在创作过程中更加自由,尽情释放他们的想象力和创造力.因此,我们要认识到3D打印技术在创意设计产品研发中所发挥的重要作用,做好3D打印技术的应用工作.

[1]李涤尘.增材制造:实现宏微结构一体化制造[J].机械工程学报,2013,49(6):129-135.

[2]吴怀宇.3D打印:三维智能数字化创造[M].北京:电子工业出版社,2014.

[3]李德庚.主动想象力[J].装饰,2010(6):41-42.

[4]郭力平,徐小妮.3D打印技术与儿童玩具制造[J].教育科学,2015(Z6).

[5]张立.3D打印技术对设计创意产业发展的变革[J].科教导刊:电子版,2015(34):167-168.

张纹纹(1996-),女,本科在读,研究方向为产品设计.赵华(1983-),女,硕士,研究方向为产品设计.

〔编辑:白洁〕

TS934.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.005

2095-6835(2017)22-0005-03

辽宁省大学生创新创业训练计划项目(编号:x1610953)