3D打印技术在徐州汉文化创意产品设计中的应用研究

2019-11-29程雪琪张馨丹

大观 2019年11期

◇程雪琪张馨丹

一、3D打印技术的内涵及发展

（一）3D打印技术内涵

3D打印技术是一种快速成型技术，它以三维数字模型为基础，通过层层堆叠的方式将粉末状金属或塑料等材料构造成形态，这种方法或称为积层造型法。这种3D打印技术经常被用在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域，例如在医学中利用3D打印技术制造髋关节或牙齿等。

（二）3D打印技术的发展

3D打印行业虽然已经应用到诸多行业，但是3D打印行业仍然处于工业化初级阶段，同时也面临诸多挑战，它的出现对传统行业的劣势进行了互补，一些精细且难以实现的产品可以通过3D打印技术得以实现。不难看出，在不远的将来，3D打印技术将是一种具有颠覆性的制造技术，3D打印市场将不断扩大，会从边缘技术成为主流技术之一。同时3D打印行业既是制造业也是服务业。与3D打印技术有关的行业众多，包括设备制造商、三维模型服务行业、3D打印耗材制造、3D打印机维修等。在3D打印产业链里，除了出现大品牌的生产厂商外，也有可能出现基于3D打印所提供的服务业巨头。

二、徐州汉文化创意产品设计现状分析

徐州作为汉文化的发源地，现存大量的汉文化资源。就徐州博物馆而言，为了更好“让文化活起来”，徐州博物馆通过自主研发和联合引进的方式，致力于创建一个新型的一体化博物馆文创产业。此外，徐州还通过参加文创类展览、举办文创比赛等方式鼓励文创产业的发展和进步。但是，从徐州市场上正在售卖的文化创意产品来看，徐州文创具有以下几类问题：

（一）产品趋于同质化

文化创意产品存在的必要性正是为了体现一座城市的特色或是一段难以忘怀的历史。但是目前徐州市场上现有售卖产品设计形式过于单一，同质化严重。虽然不乏创新型产品，但是市场售卖产品多为仿制工艺品且缺乏创意。

（二）品牌性薄弱

品牌形象是对一个团体或企业的整体描述，包括内在与外在的反应、产品以及服务。徐州文创现状呈现一种“各自为营”的状态，由于徐州文创产品的开发是由各个汉文化景区负责并自行管理，因此设计研发的水平参差不齐，这种现状也是导致徐州文创品牌形象未能明确建立的一个原因。

三、3D打印技术对文化创意产品设计的影响

（一）提高设计效率

3D打印技术简化了文化创意产品的设计流程。传统的文化创意产品设计主要以图纸和工程图为主，设计流程固化，设计展现不够直观。如果在最后的产品模型中出现结构性问题，那么整个设计流程就要推倒重来，严重浪费了设计者的时间和精力，同时也造成了成本的增加。3D打印技术的应用打破了传统设计模式中的缺陷，设计师们不用再向工艺、材料、结构而妥协，能够更加直观地将自己的设计方案进行模型呈现。3D打印技术还能够缩短设计周期，降低模型设计的时间、材料成本，降低企业将产品投放市场的风险。

（二）设计多样化

在传统的文化创意产品中，为了节约成本和提高质量所采用的批量化生产方式在一定程度上限制了设计的多样性。然而随着生活质量的提高，人们不再满足于现有的需求，定制化、个性化越来越成为设计行业所追求的目标。文化创意产品设计内容广泛，包括旅游纪念品、城市礼物等，充斥着人们的生活，作为设计品类的一种，消费者对其的要求也逐渐趋向个性化。3D打印技术的出现让个性化和定制化不再拘泥于标准化大生产的限制，同时由于3D打印技术的广泛传播、3D打印技术的升级和3D打印耗材价格的下降，这些因素都在某些方面促进个性化和定制化行业的发展。消费者可以根据个人需求，利用3D打印技术实现个性化需求。

四、基于3D打印技术的汉文化创意产品设计分析与实践

（一）徐州汉文化元素分析

徐州汉文化资源丰富，汉文化资源主要分为陵园类、景观类、文化活动类、传统食物类和手工艺品。为了更好地体现3D打印技术在文化创意产品中的应用，因此在汉文化元素的选择上应注意以下几点：

1.造型元素与文化元素的融合

造型是文化元素表现的载体，造型元素是对文化的重构和创意表达。3D打印技术应用于文化创意产品设计，解决了设计师向工艺和材料妥协的问题。因此在徐州汉文化创意产品的创意构思上，造型元素与文化元素的完美融合不再受到限制。

2.传统元素与现代手法的融合

在探究徐州汉文化的同时，我们发现现存汉文化资源中包含大量传统元素，例如传统思维、传统用色、传统文字、传统图像等。虽然“传统”和“现代”在很大程度上是一种标签，但是如何将传统汉文化元素与现代形式相融合是在进行创意设计时需要着重考量的。

（二）徐州汉文化元素与3D打印技术的融合实践

1.方案设计及分析

通过前期对徐州汉文化资源和3D打印技术的分析，选择以徐州博物馆陶舞俑作为汉文化设计元素。一方面，徐州陶绕襟衣舞俑是了解西汉早期舞蹈造型的重要实物资料，且其他地区未见出土，该文物体现了徐州地区的独特性。另外一方面，舞俑身姿娇柔，身体随变化呈现出“S”形，动感十足，设计切入点丰富，可以更好地与造型元素相融合。为了更好地进行设计方案分析，对舞俑造型进行简化和抽象，提取出关键造型特点，最后通过调整和变化，得出产品的多项设计方案。通过讨论分析，从多项方案中选出最佳方案，如图1所示。

2.产品三维建模

3D打印行业发展现今已经非常成熟，各种各样的建模软件，从工业设计到青少年教育，软件支持已经涵盖了各个领域，常用的软件包括3DMAX、Maya、Rhino等。在此选择以Rhino软件为舞俑类文化创意产品设计的建模软件，该软件硬件要求较低，且能够轻易整合3DMAX与Softimage的模型功能部分，对要求精细、弹性与复杂的NURBS模型，有点石成金的效能。如图2所示为舞俑文创产品的三维建模造型图。

3.3D打印参数调试

将完成的产品模型保存为STL格式导入3D打印切片软件，利用3DMiracle软件对模型切片进行参数设置。在对舞俑文创产品进行切片时发现，若直接对模型进行打印切片，则会因烛台造型造成辅助支撑过多，这样会降低模型的精度，浪费耗材，为了解决此问题，特返回三维建模阶段，将产品模型烛台面和舞俑身体结构分开进行打印，最后将两部分结构进行粘合。这种方式不仅不会造成模型本身结构的缺陷，还能提高产品打印精度。

将产品切片完成后存储为obj格式，导入3D打印机，按照3D打印机规范操作流程，对3D打印机进行预热、加料、调平、出丝调试。最后打印出的成品如图3所示。