3D打印技术在肇庆文化创意产业的应用研究

邓云青,赵嘉莉,关志如，何燕芳

（广东工商职业技术大学艺术学院，广东肇庆 526000）

3D打印技术在当代各类技术盛行时期较为热点，3D打印技术的信息化、高速成型化以及精准度高的特点都使它成为文化创意领域的佼佼者。并以此为基础，探究3D打印技术在肇庆市未来文化产业的实际发展当中所起到的推进作用，切实强化艺术、技术、应用三方面结合产业结构的优化，进而实现资源共享。

1 3D打印技术的发展

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，是一种快速成型装置。3D打印技术在结构复杂的机械构建和个性化的产品设计应用范围都极为广泛。它区别于传统的制造方式，其自身的优势极为明显，在医学、飞机制造、艺术设计、建筑设计等领域的应用范围都较为宽泛。最初3D打印技术是以1987年3D Systems公司创新出的3D打印设备为开端的。随着3D打印产业的全面铺开，3D打印市场所获收益也逐年增高，中国的3D打印市场规模也逐年扩增，其增长速度高达49.1%。中国作为制造业的生产大国，3D打印技术的应用正随着制造工艺不断精良，产品设计不断优化。国内关于3D打印技术的研究也趋于成熟，对于3D打印技术的分析也逐渐完善。例如全国机器人锦标赛等就是以3D打印技术为基础进行的创新型文化创意产品。基于此，肇庆市在进行文化创意产业发展时，可多方借助国内现有的成功案例，以此为基础，融入肇庆市自身在历史文化优势与地域等方面的优势地位进行文化创意产业的推进与发展。

2 肇庆文化创意产品设计现状分析

2.1 产品趋于同质化

肇庆的自然环境优美，对环境的保护做得比较好。从目前三次产业及产业结构的完整性来看，环保产业、节能产业和可再生资源产业发展不足，我市的产业技术进步情况和粤港澳大湾区的价值链分工整体技术水平低，高新技术企业发展不足。肇庆作为粤港澳大湾区的成员城市，跟进省级企业的3D打印行业的发展，在该领域上逐步发展是有必要的。从2016年人力资源社会保障局发布的工作通知中，提及了3D打印技术的教育问题，将3D打印普及到教育上的支持，为我国称为创新型大国提供人才。并在2021年把增材制造技术纳入了中国普通高等学校装备制造大类专科专业。以广东工商职业技术大学的3D打印技术中心为例，高校在3D打印技术中引进企业技术人员指导，紧跟技术发展现状与跟新设备，承办全国机器人锦标赛，为粤港澳大湾区服务，输送人才与技术。肇庆的工业发展薄弱，对肇庆市文化创意产业的相关产品进行设计的过程当中，需要重视教育、艺术设计、服装等领域进行3D技术的应用与推广。

肇庆市端砚行业历史久远，其产业优势也极为有利。以端砚来说，属于减材工艺，砚石作为不可再生资源，雕刻工匠对石头精雕细琢，大师的高超的雕刻技术能让砚石发挥价值，稍有不慎则浪费原石造成资源浪费。从目前的端砚市场文化创意产品销售状况来看，高量的产出大部分出自学徒工之手，在雕琢时为了尽量避免由于图案或设计内容不熟悉，采取固化的图案设计进行雕刻，端砚出品稳定但设计形式单一，导致产品趋于同质化。3D打印技术属于增材技术，如果端砚工匠能掌握一门三维制作软件及三维扫描技术，在软件中进行修改及创作，通过3D打印技术进行模型设计，将图案以实物的形式进行转换，从模型来落实设计，并提前给买家观赏并根据买家的意见进行端砚的创作，预留工期进行创作，减少砚石的消耗情况，推进砚石雕刻图案设计，促进端砚设计的创新，提高端砚的销售额。这个方法是否可行，是近期中3D打印技术在端砚产业的应用中的重要研究。

2.2 品牌性薄弱

肇庆市对于文化创意产品的品牌形象没有做进一步的推广与完善，品牌形象是对一个团体或企业、地域的整体概述，能够由此来反映该地区的特色文化产业。肇庆没有持续对某一领域的文化产品进行着重推广，市内各自的文创产品设计也没有形成一体化的产业链，其设计研发的水平也良莠不齐。肇庆市内部品牌性较为薄弱，3D打印技术应用于文化创意产品当中，没有发挥出创新优势条件。无论是在文化创意产业、工艺模型的制作，艺术设计过程当中体现不了3D技术与文化创意产品相融合的品牌优势。推进3D技术与文化创意产业相结合，依托粤港澳大湾区建设来推进肇庆市在文化创意产业方面的产值、突破口、资源共享的可行性，无法在短期内达到。目前肇庆开始在着手做了一系列的七星岩景色的冰淇淋,并通过视频号等进行宣传，是一个很亮眼的文创食品宣传。

3 肇庆市3D打印技术面临的问题

3.1 整个产业链还有待完善与发展

根据广东省《3D打印产业人才发展状况研究》报告不完全统计，广东省注册的3D打印企业超过500多家，市场规模达到50亿元，从业人员超过5万人。根据肇庆市统计的数据，3D打印模具开发和制造占我市3D打印产业的49.6%，文化创意及私人定制则占比22.3%。肇庆市在三打印领域的发展已逐步提高，但是在原料的选择上还需要肇庆市加强对3D打印材料的概括性选择，从金属、高分子聚合物材料等材料体系当中，进行优势材料选择，尽可能地降低3D打印成本。依托国内现有的3D打印设计理论体系，优化自身的理论知识结构。就目前肇庆市3D打印产业的整体模式进行分析，在机器部件一体成型和高分子材料替代性设计等方面还没有较为成熟的设计模式与产业链优化结构。

3.2 3D打印设备还需进一步发展

目前3D打印设备能够进行较为复杂的结构模型打印，但相对于电脑端的设计成果而言，打印的成品精细度还未能达到更高要求。物体表面的质量较低，大多数3D打印方式的成型模式是由点到面，由面到体，通过反复耗材的堆积形成3D模型，效率较慢。此外，3D技术没有进行普遍性的推广，肇庆市3D打印模具产业的发展规模较慢，民用3D打印机没有办法满足大批量，大体积的产品打印，更高水平的打印需要，只能选择价格更为昂贵的3D打印机。同时，各种打印技术对于温度、材料、设计模型的大小都有一定的要求，很难实现大批量的生产。3D打印设备还需要从材料客观环境、打印的精细程度、打印产品的体积大小等方面入手，着重解决实际问题。

3.3 3D打印材料的开发还需加大力度

目前，广东省在3D打印技术领域的发展速度较为可观，政府也较为支持该领域的不断向前发展。肇庆市在粤港澳大湾区建设的背景下，积极推进3D打印技术与工业、教育、艺术设计、服装等多领域进行融合与发展。由于各个领域的自身特性不同，对于3D技术的各方面要求也存在不同，在3D材料的选择方面也各有侧重。因此，需要进一步优化3D材料的选择范围，在尽可能降低3D打印成本的前提下，选择更适合各个领域的3D打印材料。与此同时需要注意3D打印产品的具体质量，以满足各领域需要。

4 我国目前较为常见的3D打印方式

4.1 SLA：立体光固化成型工艺

SLA立体光固化成型工艺是于1984年美国人发明的，也是最早的3D打印技术。该技术通过计算机对紫外线激光照射光敏树脂材料进行控制，并通过逐层固化冷却，最终得到3D技术打印的成型作品。该技术对于结构较为复杂的设计进行打印是非常优质的，但是该设备对体积和成型材料都有很大的限制，目前能制作体积不大的模型，在运用过程当中可以考虑将该技术应用于端砚的设计以及教育行业的设计，具有一定的积极意义。

4.2 SLS：选择性激光烧结工艺

该工艺是于1989年研制出来的，通过计算机程序对激光束进行操控，进行粉末装的成型材料的烧结。通过循环往复的烧结工序，并在每一次烧结后利用压辊将后续材料平整压实最终形成模型。石蜡、尼龙、金属、陶瓷等多种材料作为材料。将SLS选择性激光烧结工艺运用于首饰等创作中，利用肇庆本土元素，如七星岩、鼎湖山、荷花等元素创作在装饰品中，通过三维软件创作出镂空、造型效果的装饰品，以高端工艺的白银、钛金属等材质展现材质坚硬、效果独特的文化创意产品，持续推进肇庆市在工艺模型设计方面的优势地位，切实推进肇庆市在粤港澳大湾区建设过程当中发挥更大的作用。在工业自动化技术的研发过程当中，利用3D技术引领零件设计与研发，进行实际的工业自动化设备的研制、生产、销售、检测、维修以及技术指导服务等相关流程过程中，都能够进一步强化工业流程的完善。

4.3 FDM:熔融沉积成型工艺

FDM熔融沉积成型工艺始于1988年宣布成立，该工艺通常也称为熔丝沉积成型技术，通过高温加热，将热熔型材料进行线状融化，并通过材料打印的喷口喷出，进而冷却成型。在计算机的程序设定当中，将模型的长和宽以x轴和y轴进行设计，以此设计横截面，并以z轴作为高度的参考数轴，以此为基础进行模型叠加，最终形成完整的模型打印。这项技术主要使用的材料是PLA和ABS塑料。这两种塑料的特性在于固态性较强、熔点较低，能够适应该工艺的制作。这种工艺可以积极地运用在艺术设计或建筑设计等行业当中，能够将数据更加精准地反映到模型打印当中。

5 肇庆市3D打印技术在文化创意产业领域的发展趋势

5.1 总体思路

持续推进肇庆市3D打印技术的发展，必须依托实现多样化产业内协作、跨界协作等多种方式并存的产业结构，进一步推进肇庆市在3D打印领域上的优化与发展，将多种3D打印类型进行技术性的选择，根据各领域的产品倾向性而选择合适的材料与技术，并将工业、艺术设计、服装设计、教育等多领域进行产业融合，以推进3D打印技术的多样化发展。依托3D打印公司与肇庆市内的高等院校、研究所三方合作，形成技术的互融互通。以肇庆市智能制造研究院有限公司、广东工商职业技术大学3D打印技术研究中心等为技术孵化平台，以此为基础形成产业内协作。

5.2 突破发展环节

在3D技术开发的过程当中，主要围绕三打印技术的材料使用、3D技术的选择以及应用范围进行妥善研究。针对各个领域，选择适应领域产品特性的材料与技术。在材料选择方面，金属材料、高分子聚合物、陶瓷、尼龙等材料都可以作为打印的首选材料，能够适应多个领域。在技术的选择上，FDM、SLA、SLS、LCD、MJP、MJF、DLP、BMD等技术都能够满足肇庆市多领域的3D产品打印。并通过Maya、犀牛、3dsmax、freeform、zbush、3D one、Creo、Solidworks等3D模型软件进行创作，能够切实地提高产品的打印速度与精密程度，进一步以3D打印为基础，构建设计、材料、设备，服务为一体的产业模式，并以此为基础形成共享平台进行资源技术的分享。

6 结束语

综上所述，将3D打印技术与肇庆文化创意产业相结合，利用制造业与信息技术的紧密结合，突出3D技术在产品设计领域的优势地位。在此过程当中，需要注重3D打印技术选择、材料质量、材料成本等情况的考量。结合肇庆市实际情况，依托粤港澳大湾区背景的实际建设进行深度探究，结合实际教育环境、工业环境与设计能力，推动肇庆文化创意领域，把设计理念、工业发展，与3D技术结合进行产业优化。以粤港澳大湾区建设为背景，利用3D打印技术进行肇庆市文化创意产业的推进与发展。