3D輔助設計技術在高級珠寶首飾中的合理運用

劉曉華

3D輔助設計技術在高級珠寶首飾中的合理運用

劉曉華

Rational Use of 3D Aided Design Technology in Topgrade Jewelry and Gem

運用3D技術

With 3D printing as the representative, maturity and application of digital manufacturing technology is of great practical significance for contemporary jewelry, which will greatly enrich and broaden the contemporary jewelry technology and creation language, as well as aesthetic dimension.

3D技術在今天已不再是新鮮的話題。多年前3D技術就已經(jīng)廣泛運用到工業(yè)設計、工業(yè)生產、建筑設計、娛樂等領域。如今，隨著3D打印技術的民用化普及，在豐富了生活的同時，給人們的生產，設計，開發(fā)帶來前所未有的高效性、直觀性和便捷性?？梢哉f完全顛覆了原有的生產設計開發(fā)觀念，大大拓寬了設計思路，生產能力及材料選擇等各項決定因素。

3D技術的運用是重啟珠寶藝術殿堂的鑰匙，它可以徹底打破現(xiàn)有的手工制作工藝路線，成為珠寶首飾設計領域的新寵。從波音公司利用3D軟件設計飛行器以來，基于CAD開發(fā)的三維設計軟件就成為工業(yè)生產的工藝淬煉試驗的保障。

眾所周知，設計師在設計珠寶藝術品時，雖然作品的三維概念在他們的腦海中一遍又一遍地呈現(xiàn)與完善，但最終對于制作人員手中的設計圖紙，著重表現(xiàn)的是整體作品的視覺沖擊與材料及工藝概念。哪怕是用三維軟件繪制出作品模型，也只是在電腦顯示上看到的偽三維立體，容易讓制作師傅產生混淆的視覺概念，創(chuàng)作實物往往會和設計意圖存在差距。但是今天有了3D打印技術，運用得當能徹底解決這一問題。當設計作品經(jīng)由3D繪制成立體模型并打印成樹脂等材料的實體后，可以幫助設計師完善設計思路，再經(jīng)由工藝師對其結構進行可行性分析后，設計師更是如虎添翼，將完善趨于完美。而完美和極致不正是我們一向追尋的目標嗎？3D打印的設計半成品更能幫助設計師以設計美學的角度，解決復雜結構性首飾的節(jié)點連接、運動結構等問題。從而避免由美學基礎相對薄弱的制作人員機械地單由傳統(tǒng)結構入手制作而無法做到優(yōu)美靈動的遺憾。如此，直觀便捷的實體體驗會讓設計師在材料運用開發(fā)，實物造型修正方面得到更大的優(yōu)勢，從而提升創(chuàng)作激情與靈感，乃至協(xié)助設計師塑造完美，腦洞大開。

3D制圖

一，3D技術與高級定制

在現(xiàn)代首飾設計思潮的影響下，首飾設計和制作方法不斷打破傳統(tǒng)的束縛，緊跟時代的步伐，運用現(xiàn)代先進設計方法、設計理念以及表現(xiàn)技法，開展創(chuàng)意。3D打印技術作為一種新的表現(xiàn)手段，給首飾設計帶來一股新的創(chuàng)造力，并對消費者高品質、個性化首飾需求提供了不容忽視的助力。

當下流行的私人珠寶定制就是沒有標準化、只有個性體；沒有被復制的時尚、只有個性魅力的彰顯。妥貼、個性，又充滿藝術光輝的定制產品同樣也彰顯著使用者本人的智慧與品味。告別千篇一律的呆板、虛無縹緲的浮夸，隨著人們對品質生活的追求，對個性化的理解，越來越多的女性開始用“定制”來提升品味，越來越多的男士開始用“定制”來表達感情。正所謂“定制隨心，品位私享”。

在今天，很多首飾不僅僅是一件金銀佩件，而是轉變成佩帶者的個性、價值觀、生活品位的象征物。首飾設計中越來越多體現(xiàn)了單純自由的精神，佩戴起來有生命力。而通過3D軟件，能直觀方便地繪制出復雜、生動、流暢的造型。通過觀察三維模型渲染的效果圖，設計師和消費者能很直觀地預見首飾的效果，并對首飾設計的偏差做出及時的判斷和修改。有了3D打印技術，個性鮮明的珠寶琳瑯滿目，珠寶行業(yè)或將迅速進入一個新時代。

樹脂打印件

樹脂模型修復

分件處理方案

二，3D建模與成品創(chuàng)作

3D技術在首飾設計上的表現(xiàn)卓越，在制作流程中亦是起到了革命性的作用。 關于制作，高科技的應用一定是發(fā)展的方向，是毋庸置疑的趨勢。珠寶首飾作為奢侈品，對于整體奢華，美感的要求遠遠高于產品的結構功能性要求。一件珠寶藝術品由設計圖到成品，是一個不斷完善修整，逐步完美的過程，它匯集了珠寶設計師和制作工匠的靈感與技藝，是設計和制作完美結合的極致表現(xiàn)。

各種3D設計軟件的整合利用，關鍵還是取決于電腦前的操作員。除了在3D制作前對需制作的產品進行總體規(guī)劃，結構分析，分件處理方案落實外，就是對具體操作人員的技能發(fā)揮要求了。尤其是帶有塑形需求及復雜工藝結構的產品制作，對3D制作人員的制作經(jīng)驗，塑形能力，繪圖基礎，審美能力要求苛刻。

為了確保3D原型能夠附合后期生產的要求，必須滿足造型，尺寸，打磨，鑲嵌乃至拋光的一系列后期處理條件。各道加工程序中對于金屬表面處理的損耗及工藝標準各不相同，不同形狀，大小的寶石對于鉆口及鑲嵌的結構工藝又不會影響“取料”的厚薄粗細；整體產品中的結構力點與表現(xiàn)輔助面型這樣的用料拿捏，直接影響最終產品的美感，甚至會導致報廢。因此，制作員必需具備相應的工作經(jīng)驗、有些產品的造型難度甚至需要從事專業(yè)生產數(shù)年的制作人員來完成建模。首飾3D制作不同于工業(yè)生產的模具制作，當制作人員了解了相應尺寸后，還需具備相當?shù)乃囆g修養(yǎng)，簡單說就是審美能力。如建模無法完美表現(xiàn)出設計師的設計意圖，則會失去3D制作的優(yōu)勢。

3D輔助設計到制作的完美表現(xiàn)不可能只依賴于一款3D繪圖軟件。一般一件結構較復雜的設計作品都得用到至少3種繪圖軟件以上，所以不可能要求每一個繪圖員都掌握多種軟件的應用，最好的方法就是設立3D工藝師。其在整個3D制作過程中起到關鍵性的策劃、分攤與指導作用，是整合整套3D繪圖系統(tǒng)與設計師之間橋梁。對于準確表現(xiàn)設計意圖，完美再現(xiàn)設計思路起到?jīng)Q定性作用。其不僅要具備多種繪圖制作軟件的操作能力，更要熟悉各軟件相應的特征與優(yōu)勢，還需熟練掌握首飾造型中的結構，開關，彈性部件。節(jié)省工藝、打磨鉆石拋光工藝等一系列環(huán)節(jié)的工藝流程，全程高效地策劃3D制作并加以落實。

所以說，3D制作的關鍵在于工藝剖析，合理運用各軟件的造型制作優(yōu)勢，形成有效的3D制作系統(tǒng)，才能更準確地去表現(xiàn)設計，甚至可以超越設計。

3D技術雖然具有強大的空間塑形能力及形體塑造生產能力，但如運用不當，則會造成人工和材料的浪費，實物打印體與設計意圖不符或美感不足，后期加工無法正常操作等等的問題。除人工和材料的浪費以外，使得設計圖紙出品率大大降低，從而增加了不必要的制作成本。新技術的運用，除了新領域的涉及，新產品的開發(fā)外，很大一部分是為了提高生產效率，但在3D運用中常出現(xiàn)以下一些問題：

1：表面精度（光滑度）問題，珠寶首飾，尤其是批量產品制造，由于需要各道工序的時效原因，故對打印產品的表面精度要求很高?；?D打印技術和成本原理，打印件表面將不可避免地出現(xiàn)回紋和麻點，而金屬鑄件表面光滑度又將直接影響打磨去皮的尺寸，從而影響產品造型，結構，尺寸，貴金屬損耗等多道技術指標。其影響具體表現(xiàn)為產品造型；打磨深度；鑲石、鏨花、執(zhí)邊、拋光的可操作性及材料損耗等問題。

2：產品結構及尺寸設定。珠寶飾品除了外形美觀外，對于人體工學、結構力學等功能性結構性的要求是不能忽視的，它們將直接影響到消費者佩戴舒適性和產品的售后問題。設計師們往往會忽視此類問題，因為這些問題都是隱形的，如沒有經(jīng)驗豐富的工藝師把關，將會引發(fā)后期出現(xiàn)種種影響使用體驗的因素，嚴重的會發(fā)生諸如寶石脫落、損壞、飾品結構破壞等問題。對于經(jīng)驗較差的電腦繪圖員，則時常發(fā)生模型打印后無法投產及需后期大改的質量問題，這里牽涉到結構的合理性：A：鏈條及帶有裝配結構的功能性產品的節(jié)點傳動、彈性固件和鎖定防護問題；B：戒指、耳插、耳墜、掛件、胸針、項鏈、頸鏈、手鏈、手鐲等不同飾品的人體工程學原理應用問題；C：工程力學原理的應用問題；

一般制作師傅固然不會考慮得如此周全，他們只是憑經(jīng)驗做事，通常表現(xiàn)為師傅教會怎么做就該這么做，而無法做到舉一反三地考慮各方面的問題。珠寶首飾中，無論是素金產品或鑲嵌產品都必須遵循力學原理，這里還包括材料力學知識的運用，根據(jù)各種不同硬度，韌性，密度材料，合理安排產品造型的用料粗細，厚薄，形狀以及美觀、安全、耐用的基本要求。如此看來，如何真正解決以上兩大類問題是3D技術在首飾生產中合理運用的重中之重。

針對表面精度問題，如今各大廠家及工作室都已利用“余量控制”來有效避開因打磨、拋光等“去皮”而造成的結構面型破壞及尺寸收縮問題。這一方法來源于失蠟澆鑄收縮抑制原理，簡單而有效。但僅僅解決了保證最終尺寸不縮小的問題；又通過對打印設備的調試換代來解決打印件表面細致密度問題，雖然不能做到表面光滑，但已被一般打磨的表面質量所接受，同時也解決了后期表面處理的貴金屬損耗問題，減低了3D打印工藝的制作成本。不過，根據(jù)對珠寶市場的分析，一個珠寶品牌或私人工作室想要擺脫市場同一性，真正展現(xiàn)出自己品牌所特有的核心價值，如此的工藝質量水平是遠遠不夠的。就拿打磨、拋光精度、深度來論，一件可以稱之為藝術品的首飾必須是無死角打磨。所謂無死角既指作品經(jīng)由任何角度觀察，能觀測到的表面必須是經(jīng)過打磨的，不能留有任何加工痕跡（表面肌理處理除外）。所以，我們在制定作品工藝路線時，就必須設定好整套工藝流程，由整體到細節(jié)，由表面到結構的合理工藝規(guī)劃。為了提高作品質量，完美呈現(xiàn)高檔精品的制作工藝，我們可以將圖紙建模后，根據(jù)打磨工具，技藝的覆蓋范圍及作品結構設置分割各部分構件進行精修打磨，有些結構較復雜的作品還需拋光之后再進行結合拼裝，確保作品由內而外的細膩光澤。

超仿真效果

三維掃描技術

三維建模技術

三，3D與手作相輔相成

3D打印和傳統(tǒng)的手作技藝是能夠相輔相成、平行發(fā)展的關系。以3D打印為代表的數(shù)字化制造技術的成熟和應用對當代首飾而言具有重要的現(xiàn)實意義，將大大豐富和拓寬當代首飾的技術手段和創(chuàng)作語言，乃至審美維度。我們應該以一個積極的態(tài)度來面對這項技術，而不是保守地回避。這并不是簡單的誰取代誰的問題，或者說這種取代并不那么讓人擔憂。在不同場合，3D打印與手工藝可以是平行發(fā)展的關系，并不存在誰否定誰，而是一種互相影響、共同發(fā)展的形式。這種所謂的“取代”只是淺層次的，而深層次問題在于傳統(tǒng)手工藝的藝術精華是無法以其它任何形式所取代的，唯有將傳承與發(fā)展有機結合，才能碰撞出更為璀璨的藝術火花，激勵與幫助設計師與工匠們創(chuàng)造新的輝煌。

高級珠寶注定是空前絕后的，是無以倫比的，是設計師與工匠們潛心創(chuàng)作并反復推敲的藝術作品。有了3D打印技術的強勢介入，大大推動了高級珠寶制作工藝的拓展性，從而將藝術作品推向極致，在充分激發(fā)藝術工作者設計靈感的同時也完美地演繹出制作工匠們“忠于原創(chuàng)并高于原創(chuàng)”的創(chuàng)作理念。隨著3D打印技術不斷發(fā)展進步，作為高級珠寶工匠來說更應該著力研究與探索3D技術，通過大量實踐來與傳統(tǒng)手工制作進行比較，做到揚長而避短，充分利用先進技術的同時，在藝術作品中巧妙地融入高超絕倫的精美手工。正所謂“匠心獨具”，先進的科技只是一種手段，藝術家的創(chuàng)新思維才是藝術創(chuàng)作的源泉所在。

〔1〕《上海工藝美術》季刊：[序號總第122期] 璽淵 覽享天地之大美--訪陸蓮蓮大師工作室 Enjoying Great Beauty of the Whole Universe CN31-1198/J P:36-39

〔2〕《3D Max中文版標準教程3d書記教程》：ISBN:978754276742 出版社：上海科學普及出版社 2004-7-1

〔3〕《Rhino 3D工業(yè)級造型與設計》：出版社：清華大學出版社

〔4〕《摩登犀牛Rhino5.0精簡建模實例篇》作者：謝岱樺（臺灣）、艾萍。