逆向工程与3D打印技术在坭兴陶产业中的应用

龙燕燕

摘  要：坭兴陶产业是广西钦州的文化支柱产业，产业的继承与发展对钦州有着重要的意义。文章在分析逆向工程关键技术要素的基础上，阐述了逆向工程与3D打印技术在坭兴陶产品保护中的应用，在坭兴陶产品再开发中的应用，以期为坭兴陶产业的继承与发展提供新思路。

关键词：逆向工程;3D打印技术;坭兴陶

中图分类号：TP391.7 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）31-0171-02

Abstract： Nixing pottery industry is the pillar industry of culture in Qinzhou， Guangxi province. The inheritance and development of industry is of great significance to Qinzhou. Based on the analysis of the key technical elements of reverse engineering， this paper expounds the application of reverse engineering and 3D printing technology in the protection of Nixing pottery products， and the application in the re-development of nixing pottery products， in order to provide new ideas for the inheritance and development of nixing pottery industry.

Keywords： reverse engineering; 3D printing technology; Nixing pottery

近年來随着坭兴陶产业的蓬勃发展，市场对坭兴陶产品的创新设计及开发周期提出了新的要求，逆向工程也称为反求工程，它是指用一定的测量手段对实物进行测量，根据测量数据通过三维几何建模的方法重构实物CAD模型，重现产品原型或再开发出更高级同类产品的一种方法。3D打印技术是一种“材料堆积”的快速成型技术，它可实现产品从虚拟模型到物理模型的快速转换，可直观地检验产品的设计效果。应用逆向工程与3D打印技术可缩短产品的开发周期，降低产品的设计成品，从而更好地满足市场经济的发展需求。

1 坭兴陶产业

坭兴陶地处广西钦州市，属我国的四大名陶之一，有着丰富的历史底蕴和明显的地域风情，其发展至今已经形成了具有独特内涵的坭兴陶文化，它不仅反映了钦州的文化地理、文化底蕴及文化变迁，更体现了钦州人民的精神追求、价值取向及审美情趣。

传统的坭兴陶工艺流程可分为：选泥、风化、按配方入球、压滤、练泥、陈腐、拉坯、修坯、装饰、烧窑、打磨、抛光等12道工序。光滑圆润、造型古朴、精美的雕刻工艺和神奇的窑变是其主要特色。坭兴陶产业不同于普通意义上一般的陶器产业，其是地方精神文化的象征，故坭兴陶产业的继承与发展其实是一种文化的继承与发展。

2 逆向工程技术

2.1 逆向工程技术的概念

传统产品的设计是采用正向设计，其一般需要经过产品市场资讯调研，概念设计，设计方案确定，三维效果图设计，结构设计及工程图样绘制，样机模型制作六大步骤，在此过程中创新是核心要素，但其生产周期长，投入成本大，随着市场经济的快速发展，渐渐满足不了产品快速开发的需要。逆向工程技术正是相对于正向设计的概念提出来的，它是借助于先进的技术设备及软件，扫描现有的物理模型来获取点云数据，通过软件处理从而重现产品CAD三维模型的过程，在此过程中可实现产品的复制与重现，也可根据需要实现对产品的创新与再开发，从而制造出更高端的同类产品。通过应用逆向工程可实现产品的再次开发，在此过程中创新仍是其核心要素，但它缩短了产品的开发周期，降低了产品的开发成本，实现了产品的再创造。随着逆向工程的快速发展，目前逆向工程已经应用于工业设计、机械制造、考古、医疗、生活服务等行业。

2.2 逆向工程的关键技术

逆向工程的实施步骤分为：对产品原型进行三维扫描获取点云数据，对点云数据进行处理，曲面构建、实体建模、CAE分析，并根据CAE分析的结果优化实体模型。在此过程中获取点云数据，点云数据处理，实体建模是技术的关键。

点云数据是产品的原始数据，是逆向工程的第一步，常用的三维扫描设备是三坐标测量机，按与物体的接触形式又分为接触式与非接触式，对于简单的零件可直接进行扫描，对于复杂的零件需对产品的表面进行处理，并在其表面取一系列的参考点，此外扫描过程中需对扫描精度、扫描距离、扫描倾角进行严格的控制。

点云数据的处理是为了获得高质量的数据，为后续的建模提供有力的支撑，通常包含对点云数据的去杂降噪处理，复杂模型还需进行点的拟合。

实体建模是重构产品CAD三维模型的关键一步，面对外形存在缺失，扫描数据不完整的产品，实体建模时需对模型进行修复，面对需进行更高级创新开发的产品，实体建模时需对模型进行二次创造。

3 逆向工程与3D打印技术在坭兴陶产业中的应用

将逆向工程技术与3D打印技术引进到坭兴陶传统设计过程中，将为坭兴陶产业的继承与发展提供新的方向，为坭兴陶产业的革新提供新的技术支撑，将促使坭兴陶文化的继承与发展向数学化方向的转变，从而更好地满足新时代的发展需要。

3.1 逆向工程与3D打印技术在坭兴陶产品保护中的应用

坭兴陶的发展并非一帆风顺，其发展历程充满着曲折，由于强国的入侵，坭兴陶产业曾濒临绝境，新中国成立后，坭兴陶产业在政府的支持下得到了迅速的恢复，但市场经济的出现又使其陷入了低谷，直到2000年才又重新开始焕发了新的生机，直至现在的蓬勃发展。在这一发展的进程中，很多优秀的坭兴陶作品消失在了历史的长河中，幸存的一些优秀作品随着时光的流逝也不可避免地出现了劣化，再加上早年受到科技的限制，一些优秀的工艺作品没有形成相关的设计图纸，这些都阻碍着坭兴陶产业的继承与发展，不利于坭兴陶产品的保护。

应用逆向工程技術，运用三维扫描设备，CAD/CAM软件，将优秀的坭兴陶作品通过3D扫描，逆向曲面重构，完成数字化建模，可以得到坭兴陶器型的数字化三维数据，这些三维数据可实现对坭兴陶作品低成本的永久保存。针对由于历史原因已经有所残缺的作品，设计人员可使用逆向工程技术对残缺部分进行补全修复，在虚拟中重现产品的三维模型，再通过3D打印技术代替传统的手工制模过程，可快速地恢复历史作品的旧貌，重现历史作品的风采，有利于对坭兴陶产品的保护，有利于坭兴陶产业的继承与发展。

3.2 逆向工程与3D打印技术在坭兴陶产品再开发中的应用

坭兴陶产品传统的制造过程属于正向设计，前期常常是创造团队根据自己的理念来进行造型上的概念设计，再通过一系列的工艺流程将其变成现实的产品，最后再进入到市场中，这一过程是一种典型的单向设计过程，与市场之间缺少即时的互动与反馈，且生产周期长，这必将成为坭兴陶产业的壮大发展的瓶颈。

引入逆向工程思维，坭兴陶设计人员可根据市场上受欢迎，得到大众认可的优秀作品，构建整个作品的三维模型，并以此为基础从中寻找新的设计概念、新的设计方法、新的功能需求、新的外形创造，甚至新的工艺，完成对产品的二次开发。根据二次开发的三维模型，运用3D陶瓷打印技术，可获得二次开发作品的真实样品，根据这一真实样品的展示，设计者可更好地与同行之间进行交流，可即时地获得未来用户的评价与反馈，从而更精准地定位设计方案，更快更好地优化设计，完善作品。

4 结束语

坭兴陶传统工艺设计流程是一个从零开始的过程，是一个从无到有的过程，其设计形状是变化的，不可预测的，其设计过程是需要进行多次实验的。通过应用逆向工程技术，设计者可在作品制造前完整地构建出其虚拟三维模型，通过应用3D打印技术，可呈现作品的真实样件。其在对坭兴陶优秀作品的保护中，在加快坭兴陶产品的再开发中，在缩短坭兴陶产品的生产周期中有着非常重要的意义，有利于坭兴陶产业的继承与发展，有利于坭兴陶文化的继承与发展。

参考文献：

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