基于3D打印技術(shù)的定制化家具創(chuàng)新設(shè)計(jì)

朱琳 劉家興

摘 要：在互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，家具設(shè)計(jì)必然受到新技術(shù)、新材料、新理念的直接影響，為家具設(shè)計(jì)的創(chuàng)新提出了更多的思路和研究方向。筆者基于對(duì)傳統(tǒng)家具制造方式的分析和對(duì)現(xiàn)有3D打印技術(shù)的研究，把3D打印技術(shù)應(yīng)用到家具設(shè)計(jì)實(shí)踐中，研究快速成型技術(shù)下家具設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。探索3D打印在個(gè)性化和輕量化設(shè)計(jì)層面帶來的家具設(shè)計(jì)變革，以及在家具設(shè)計(jì)開發(fā)流程中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：家具設(shè)計(jì)；3D打?。欢ㄖ苹?；創(chuàng)新設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2017）07-0046-02

Abstract：In the era of Internet economy， furniture design is bound to be directly affected by new technologies， new materials and new ideas， and more ideas and research directions of furniture design have been put forward. Based on the analysis of traditional furniture manufacturing methods and existing 3D printing technology， 3D printing technology was used to study the development direction of furniture design under rapid prototyping technology. The changes of furniture design in the personalized and lightweight design level brought by 3D printing and the practical application value of 3D printing in furniture design and development process were explored.

Key Words：furniture design； 3D printing； customization； innovative design

1 3D打印的概述

隨著快速成型技術(shù)的發(fā)展，興起于20世紀(jì)80年代的3D打印技術(shù)，不再專屬于科學(xué)家，已經(jīng)逐漸走進(jìn)人們的生活并深受消費(fèi)者的歡迎。3D打印元素在產(chǎn)品尤其是高端定制化產(chǎn)品，比如汽車零部件和裝飾部件制造中，也得到越來越多的體現(xiàn)。3D打印技術(shù)的廣泛應(yīng)用，必然會(huì)創(chuàng)造新的商業(yè)和生產(chǎn)模式，新的設(shè)計(jì)理念，改變現(xiàn)有傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和人們的生活與工作方式。

3D打印是一種變革性、數(shù)字化增材制造技術(shù)，它與普通打印工作原理相似，是通過讀取數(shù)字模型文件信息，將粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，逐層疊加累積成三維物體。隨著3D打印技術(shù)的普及和成本的降低，它被廣泛應(yīng)用于建筑、工業(yè)、動(dòng)漫等設(shè)計(jì)領(lǐng)域。在設(shè)計(jì)上應(yīng)用3D打印技術(shù)，具有以下的優(yōu)勢(shì)：制造復(fù)雜物品節(jié)約成本、產(chǎn)品多樣化節(jié)約成本、無(wú)需裝配、成型時(shí)間快、造型多樣化、材料無(wú)限組合、減少?gòu)U棄副產(chǎn)品、節(jié)省空間、制造方便。其缺點(diǎn)是：（1）3D打印尚且不能批量生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品，打印的材料和速度受到限制；（2）3D打印產(chǎn)品存在質(zhì)量安全問題；（3）相關(guān)法律條文和法律制度還不完善，可能存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛問題。

2家具設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)今，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，新材料、新技術(shù)和新的設(shè)計(jì)理念的涌現(xiàn)為家具設(shè)計(jì)的發(fā)展提供了更廣闊的平臺(tái)，家具作為家居生活中的必備物品，消費(fèi)者對(duì)家具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)充滿期待，創(chuàng)新設(shè)計(jì)成為了未來家具設(shè)計(jì)的主要發(fā)展趨勢(shì)。家具的設(shè)計(jì)創(chuàng)新主要包括造型創(chuàng)新、功能創(chuàng)新、材料創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新等。

造型美觀的家具更易受到人們的親睞，家具創(chuàng)新首先應(yīng)從造型方面入手，造型創(chuàng)新需要建立在繼承傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上，融入現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念。在設(shè)計(jì)創(chuàng)新時(shí)，我們會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的是功能性創(chuàng)新，常用的設(shè)計(jì)創(chuàng)新手段就是在原有家具產(chǎn)品的功能上添加額外的功能，從而使得家具更受消費(fèi)者的喜愛。材料是家具設(shè)計(jì)的重要組成部分，隨著新材料不斷的出現(xiàn)，不同材料之間的組合運(yùn)用成為了未來家具設(shè)計(jì)必然的發(fā)展趨勢(shì)。新技術(shù)的出現(xiàn)推動(dòng)了家具設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，為家具的造型設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方式提供了更多的可能性與可操作性，變革家具設(shè)計(jì)的理念與方法。

其次，共同設(shè)計(jì)（Co-design）成為了未來發(fā)展的一種趨勢(shì)。設(shè)計(jì)師、用戶、商家共同參與到家具設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)師主導(dǎo)，把消費(fèi)者的個(gè)性化需求更多的融入到設(shè)計(jì)理念中。如今，80后、90后已經(jīng)成為主流消費(fèi)群體，彰顯個(gè)性已經(jīng)成為了年輕人的一種生活方式，用戶不再滿足于家具傳統(tǒng)單一的設(shè)計(jì)風(fēng)格和功能，而更多的關(guān)注于個(gè)性化、簡(jiǎn)約化和獨(dú)具特色的家具。個(gè)性化定制家具必然會(huì)成為未來家具設(shè)計(jì)的主流。

3 3D打印對(duì)家具設(shè)計(jì)的影響

國(guó)外設(shè)計(jì)師早已嘗試在前期概念評(píng)估階段，利用3D打印技術(shù)制作三維模型用來推敲產(chǎn)品形態(tài)、比例關(guān)系。3D打印對(duì)家具設(shè)計(jì)的影響主要體現(xiàn)在造型設(shè)計(jì)多樣性、設(shè)計(jì)流程優(yōu)化以及滿足個(gè)性化需求等方面。

3.1造型設(shè)計(jì)更加多樣化

3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，解放了設(shè)計(jì)師的想像力。對(duì)于運(yùn)用傳統(tǒng)制作工藝很難生產(chǎn)的部件、一體成型的參數(shù)化有機(jī)形態(tài)，運(yùn)用3D打印快速成型技術(shù)，可以幫助設(shè)計(jì)師更加快速、準(zhǔn)確制作出預(yù)期的外觀形態(tài)。3D打印技術(shù)改變了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的三維塑形方式、空間組織形式、審美方式，使設(shè)計(jì)師可以設(shè)計(jì)大量的有機(jī)形態(tài)的家具。例如，扎哈.哈迪德設(shè)計(jì)的Aqua桌，桌面與桌腿一體化，無(wú)邊無(wú)際，桌腿正上方的桌面更像三個(gè)深淵，產(chǎn)品體現(xiàn)了扎哈有機(jī)設(shè)計(jì)的風(fēng)格。

3.2設(shè)計(jì)流程優(yōu)化

在家具概念設(shè)計(jì)時(shí)期，作為設(shè)計(jì)工具的3D打印技術(shù)，它可以幫助設(shè)計(jì)師和工程師推敲產(chǎn)品細(xì)節(jié)、改良產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、設(shè)定產(chǎn)品的外觀造型、功能結(jié)構(gòu)與使用觸覺反饋。傳統(tǒng)的原型一般采用發(fā)泡或粘土制作，模型精度與質(zhì)量均不高，同時(shí)，制作模型耗費(fèi)的時(shí)間與精力都比較長(zhǎng)。3D打印技術(shù)可以讓設(shè)計(jì)師在家具設(shè)計(jì)前期階段，快速打印出三維實(shí)物模型，從而更加直觀的觀看家具的體量關(guān)系、形態(tài)以及設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，幫助設(shè)計(jì)師更好的完善和改良設(shè)計(jì)方案，盡快讓產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。

3.2符合個(gè)性化需求

家具設(shè)計(jì)的個(gè)性化與定制化是未來發(fā)展的主要趨勢(shì)。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)可以更好的幫助設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)家具定制化與個(gè)性化的設(shè)計(jì)需求。受傳統(tǒng)大批量生產(chǎn)方式的制約，消費(fèi)者的差異性很難在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來，個(gè)性化與定制化需求通常被忽視。例如，儲(chǔ)物盒的尺寸設(shè)計(jì)，過去的設(shè)計(jì)模式都是讓消費(fèi)者去購(gòu)買市場(chǎng)上千篇一律的儲(chǔ)物盒，3D打印技術(shù)可以根據(jù)消費(fèi)者的喜好，設(shè)計(jì)出與用戶使用習(xí)慣相匹配的產(chǎn)品。用戶可以根據(jù)實(shí)際情況、個(gè)人喜好、行為習(xí)慣，參與家具的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，3D打印技術(shù)使得產(chǎn)品的定制化與個(gè)性化成為了可能。

4設(shè)計(jì)實(shí)踐

4.1設(shè)計(jì)背景與研究方法

對(duì)中國(guó)都市年輕人圍繞“個(gè)性化定制”的生活方式的需求和設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)進(jìn)行研究與分析，并有針對(duì)性地提出具有實(shí)驗(yàn)性和可持續(xù)性的設(shè)計(jì)創(chuàng)新方案。

設(shè)計(jì)研究主要分為三部分，第一部分是明確選題的概念、研究?jī)?nèi)容、研究意義。然后，從80后和90后兩個(gè)群體入手，分析青年人對(duì)于 “個(gè)性化定制”的認(rèn)識(shí)和觀念，從而確定研究主題為“個(gè)性化定制家具設(shè)計(jì)”。

第二部分是使用二手資料調(diào)研的方法了解“個(gè)性化定制”的現(xiàn)狀、優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)、發(fā)展趨勢(shì)，基于上述調(diào)研來確定“用戶研究”訪談的內(nèi)容和重點(diǎn)。

第三部分是用戶調(diào)研階段，精心選擇篩選了10 個(gè)目標(biāo)用戶（都市白領(lǐng)和在校大學(xué)生）進(jìn)行訪談。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，青年人，基于基于個(gè)性化的自我表達(dá)以及生活方式的創(chuàng)新對(duì)于“個(gè)性化定制家具”十分關(guān)注，設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)隨之而來。

4.2發(fā)現(xiàn)點(diǎn)與設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)

“彰顯個(gè)性，表達(dá)自我”已經(jīng)不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的口號(hào)，享受“專屬定制”服務(wù)，成為大多數(shù)用戶的選擇?！皞€(gè)性化定制”逐漸成為了一種簡(jiǎn)約而時(shí)尚的生活理念，對(duì)于用戶而言，定制產(chǎn)品成為一種非常愉悅的生活經(jīng)歷，不僅是為了炫耀財(cái)富和彰顯身份，而更多的是關(guān)注自我情感的表達(dá)。

4.3基于3D打印的定制化家具設(shè)計(jì)方案

4.3.1前期草圖方案

經(jīng)過前期意向討論分析之后，選擇分割與包裹作為設(shè)計(jì)意象，結(jié)合概念設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)入創(chuàng)意階段。

4.3.2設(shè)計(jì)方案深化

在確定了創(chuàng)意草圖的基礎(chǔ)上，繼續(xù)深入，完善設(shè)計(jì)方案造型以及功能，如圖1所示。筆者通過不斷繪制草圖來找出不同的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷的完善。

4.3.2整體效果圖

設(shè)計(jì)整體的效果圖如圖2：椅子的設(shè)計(jì)以直角轉(zhuǎn)折的曲面為主，椅子主體采用黑色塑料，木腿采用木材，木材與塑料材質(zhì)的結(jié)合，讓整個(gè)座椅在視覺上比較大氣時(shí)尚。椅子采用分割包裹的設(shè)計(jì)語(yǔ)言，體現(xiàn)了分割的美感，整個(gè)椅子被分割成了三個(gè)不同形狀的部分，通過木材把三個(gè)部分連接起來，形成一個(gè)整體。利用3D打印技術(shù)分別把三個(gè)部件打印出來，然后打磨處理，把整個(gè)產(chǎn)品組裝起來。

5結(jié)語(yǔ)

筆者運(yùn)用3D打印技術(shù)對(duì)家具設(shè)計(jì)進(jìn)行了嘗試性實(shí)踐，試圖探索家具設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)方法和外觀造型的創(chuàng)新。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)3D打印技術(shù)在實(shí)現(xiàn)家具個(gè)性化與定制化設(shè)計(jì)時(shí)，不僅改變了傳統(tǒng)的制造模式，還可以變革設(shè)計(jì)思路，釋放設(shè)計(jì)師的想像力和創(chuàng)造力。設(shè)計(jì)師可以通過3D打印技術(shù)快速的把自己的創(chuàng)意變成實(shí)物，擺脫對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)的依賴性，實(shí)現(xiàn)定制化與個(gè)性化家具產(chǎn)品的生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王蕾. 3D打印技術(shù)與家具設(shè)計(jì)智能創(chuàng)新[J]. 家具與室內(nèi)裝飾，2016，（01）：60-62.

[2]王宇，張雷. 運(yùn)用3D打印技術(shù)下的交通工具設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)研究[J]. 工業(yè)設(shè)計(jì)，2015，（06）：87-92.

[3]張楠，李飛. 3D打印技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對(duì)未來產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)，2013， （07）：97-99.

[4]王雪瑩. 3D打印技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及前景分析[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2012，（26）：3-5.

[5]潘萍，楊隨先.產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)新設(shè)計(jì)及其評(píng)價(jià)體系研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)，2012， （05）：1-5.

[6]李曉紅. 利用3D打印技術(shù)改進(jìn)設(shè)計(jì)過程[J]. 國(guó)防制造技術(shù)，2010，（03）：69-70.