3D打印技術(shù)對(duì)個(gè)性化設(shè)計(jì)的影響

任南南，任小穎

（山西大同大學(xué)美術(shù)學(xué)院，山西 大同037009）

3D打印技術(shù)屬于快速成型的技術(shù)之一，它在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)出現(xiàn)，卻在2010年后才日益興起，是一種擁有前沿化和先導(dǎo)化特點(diǎn)的新型技術(shù)手段。3D打印技術(shù)以數(shù)字模型的三維文件為基礎(chǔ)，以粉末狀金屬等可粘合的材料為塑性材料，以相關(guān)的軟件為載體，依托數(shù)字科技，打印出“立體”化的產(chǎn)品，是大批量制造模式向個(gè)性化制造模式發(fā)展的引領(lǐng)技術(shù)。現(xiàn)在3D打印技術(shù)運(yùn)用的范圍及其廣泛，包括工業(yè)產(chǎn)品、生物醫(yī)療、食品、藝術(shù)品等諸多領(lǐng)域。[1]

伴隨科技發(fā)展的不僅僅有3D打印技術(shù)的進(jìn)步，還有個(gè)性化時(shí)代的到來(lái)。個(gè)性化的需求是人類與身俱來(lái)的，是個(gè)體和社會(huì)發(fā)展的必然要求。首先，個(gè)性的表現(xiàn)與發(fā)展是人的本性之一，個(gè)性差異是人存在差異的表現(xiàn)方式，是人在社會(huì)這個(gè)整體中尋求自我表現(xiàn)的獨(dú)特方式。因此每個(gè)人都會(huì)尋找表現(xiàn)自己的途徑，以使自己有別于其他人。其次，個(gè)性的發(fā)展也是社會(huì)發(fā)展的必然。社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展是為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)文化需求，這也必然包括了人們的個(gè)性化需求。在21世紀(jì)的新經(jīng)濟(jì)時(shí)代，人們不再單純追求物質(zhì)上的滿足，而是在這個(gè)基礎(chǔ)上有了更進(jìn)一步的精神需求，想要彰顯個(gè)人魅力，傳達(dá)出自己與眾不同的審美品味。[2]然而，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是建立在工業(yè)革命以來(lái)所形成的大批量生產(chǎn)方式之上的，這意味著消費(fèi)者的差異性在設(shè)計(jì)過(guò)程中難以體現(xiàn)。為了追求大規(guī)模生產(chǎn)，消費(fèi)者被假定為一模一樣的人，個(gè)性需求被忽視了。[3]不同的需求，自然需要通過(guò)不同的設(shè)計(jì)來(lái)滿足。獨(dú)特性將成為未來(lái)最具潛力的核心價(jià)值，設(shè)計(jì)的個(gè)性化是發(fā)展的主流趨勢(shì)。

從古至今，人們對(duì)于產(chǎn)品個(gè)性化的需求從來(lái)沒(méi)有因?yàn)橹圃旒夹g(shù)的改變而泯滅，反而隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，追求的愈發(fā)迫切，乃至左右了制造業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。現(xiàn)有的制造體系從根本上來(lái)講并不能滿足人們高度差異化的產(chǎn)品需求，因此，3D打印技術(shù)的興起緩解了當(dāng)前的這一矛盾。它既具有手工業(yè)時(shí)期的分散化制造模式在產(chǎn)品差異化上的優(yōu)勢(shì)，又兼有現(xiàn)代技術(shù)的生產(chǎn)模式，還引領(lǐng)了今后制造業(yè)的發(fā)展方向。3D打印技術(shù)是大批量制造模式向個(gè)性化制造模式發(fā)展的引領(lǐng)技術(shù)，其突出優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)低成本、高效率、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造。[4]正是這些特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)的存在，使它帶來(lái)了一場(chǎng)設(shè)計(jì)上的重大變革。

一、3D打印對(duì)產(chǎn)品形態(tài)和結(jié)構(gòu)個(gè)性化設(shè)計(jì)的影響

產(chǎn)品的形態(tài)和結(jié)構(gòu)是產(chǎn)品存在的根本，在科技進(jìn)步的當(dāng)下更是有了長(zhǎng)足的發(fā)展。在3D打印技術(shù)日趨成熟的情況下，產(chǎn)品的形態(tài)結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有了限制，在設(shè)計(jì)時(shí)幾乎只需要考慮成型精度和材料本身的物理性質(zhì)即可，并且這種限制也在日益減小。3D打印技術(shù)給產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了無(wú)限的可能性，產(chǎn)品外觀更多元，極大地豐富了造型語(yǔ)言，提高改變了人們的審美認(rèn)知。3D技術(shù)的設(shè)計(jì)廣受推崇，擺脫了以往的設(shè)計(jì)局限，即便外觀再?gòu)?fù)雜，也可以完成打印，滿足了個(gè)性化的不同需求。例如，參數(shù)化設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中最先進(jìn)的技術(shù)之一，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中。通過(guò)對(duì)數(shù)字模型方案的調(diào)整、反饋和優(yōu)化，以改變參變量數(shù)值的方法來(lái)更新設(shè)計(jì)的結(jié)果。著名建筑師Zaha Hadid就是運(yùn)用參數(shù)化的方式，設(shè)計(jì)創(chuàng)造了獨(dú)特的流線型設(shè)計(jì)風(fēng)格，圖一是她為瑞士珠寶品牌Caspita設(shè)計(jì)的系列首飾作品。參數(shù)化建模方式豐富了首飾的造型樣式，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品形式與結(jié)構(gòu)的多樣化發(fā)展。

圖1

隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，設(shè)計(jì)變得更加容易和自由，設(shè)計(jì)師不再受困于技術(shù)的制約，產(chǎn)品形態(tài)結(jié)構(gòu)的多樣化豐富了差異化的設(shè)計(jì)樣式，促使小批量的量身定制更加廣泛地深入到設(shè)計(jì)之中。科技進(jìn)步，材料發(fā)展，3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)單化的過(guò)程，產(chǎn)品更新周期日益短暫，極大滿足了人們的個(gè)性化需求，為消費(fèi)者提供了更為廣闊的選擇空間。

二、3D打印技術(shù)提高個(gè)性化生產(chǎn)效率

在個(gè)性化創(chuàng)意設(shè)計(jì)中，3D打印技術(shù)所消耗的原材料和能源相對(duì)較少，粗略的估計(jì)，大概僅是傳統(tǒng)的十分之一。再加上無(wú)需價(jià)格昂貴的模具完成生產(chǎn)注塑，因而節(jié)約了研發(fā)與設(shè)計(jì)的成本，降低了企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)與損失。除此之外，由于3D打印技術(shù)還可以通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸，實(shí)現(xiàn)異地間的快速傳送和打印，方便快捷，節(jié)約了運(yùn)輸成本。3D打印技術(shù)的誕生，不僅是一次技術(shù)革命上的創(chuàng)新，更是具有極高的社會(huì)價(jià)值，為消費(fèi)者的個(gè)性化需求提供了技術(shù)支持，滿足了大眾的消費(fèi)心理和更高層次的追求。

在目前的生產(chǎn)工藝技術(shù)水平下，產(chǎn)品一般是通過(guò)部件組裝形成產(chǎn)品的主體結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量、體積、復(fù)雜程度都略大，且容易在生產(chǎn)和組裝的過(guò)程中造成材料的浪費(fèi)。而3D打印制造的設(shè)計(jì)與工程愈加融合，產(chǎn)品在尺度上不再局限于產(chǎn)品的宏觀形態(tài)，向著精度更高的細(xì)微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料的內(nèi)部組成方面發(fā)展。3D打印技術(shù)可以通過(guò)對(duì)原材料的加工生產(chǎn)制作出新的材料，多元結(jié)構(gòu)的部件會(huì)被同時(shí)組裝出來(lái)。因此，3D打印技術(shù)憑借一體化的設(shè)計(jì)使得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，甚至無(wú)需組裝，一次即可完成，對(duì)于產(chǎn)品的生產(chǎn)效率起著革命性的變化。3D技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，豐富了首飾的藝術(shù)形態(tài)，同時(shí)還節(jié)約了時(shí)間，降低了個(gè)性化的生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，對(duì)于個(gè)性化需求的滿足起到了極大的推動(dòng)作用。

三、3D打印技術(shù)為設(shè)計(jì)師提供更廣的個(gè)性化設(shè)計(jì)空間

在3D打印的制造模式中，原本對(duì)設(shè)計(jì)的一些約束性的條件，比如成型方式和形態(tài)結(jié)構(gòu)都不復(fù)存在，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的技術(shù)屬性、經(jīng)濟(jì)屬性、環(huán)境屬性、美學(xué)屬性、人機(jī)工程屬性等等將呈現(xiàn)更多元化的發(fā)展方向。因此，設(shè)計(jì)師與以往相比，具有了更大更自由的空間去發(fā)揮自己的想象力，設(shè)計(jì)思維與方法也掙脫了以往的限制，打破了定勢(shì)思維的束縛，以更廣的思路進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)。3D打印技術(shù)還打破了傳統(tǒng)制造工藝對(duì)于產(chǎn)品形態(tài)結(jié)構(gòu)的限制，設(shè)計(jì)師不僅可以設(shè)計(jì)出形態(tài)結(jié)構(gòu)更加合理科學(xué)的產(chǎn)品，也有利于在美學(xué)層面做更多的探索。澳大利亞的設(shè)計(jì)師吉爾伯特·里德?tīng)桋U赫，就是利用3D打印技術(shù)的特點(diǎn)，把傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與現(xiàn)代技術(shù)的優(yōu)勢(shì)完美地結(jié)合在一起，游刃有余地利用這一技術(shù)為自己的設(shè)計(jì)服務(wù)。在2000年的時(shí)候，他就利用最小面積的數(shù)學(xué)方程創(chuàng)作了系列作品“數(shù)學(xué)物件”。他的設(shè)計(jì)先由數(shù)學(xué)方程在電腦里生成虛擬模型，然后由FDM法打印成實(shí)體，再將其澆鑄成s925或以K金電鍍。圖二便是吉爾伯特·里德?tīng)桋U赫設(shè)計(jì)的一款胸針，名為“CSH”。他有意在作品中運(yùn)用了FDM法生成了表面的肌理，使其與手工制作過(guò)程中留下的痕跡相同。他利用3D打印技術(shù)的特征激發(fā)出了藝術(shù)創(chuàng)意，并且也為傳統(tǒng)的“手工藝”下了新的定義。他將技術(shù)獨(dú)有的視覺(jué)特征轉(zhuǎn)化為作品的形式語(yǔ)言，從不同側(cè)面展現(xiàn)了數(shù)字技術(shù)美學(xué)。

圖2

以往的造型語(yǔ)言很大程度上要受到技術(shù)與制造的制約，產(chǎn)品的形態(tài)語(yǔ)言也要受到結(jié)構(gòu)的影響，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可自由發(fā)揮度在某種程度上來(lái)說(shuō)大打折扣。而3D打印技術(shù)會(huì)減少產(chǎn)品的技術(shù)因素的制約，產(chǎn)品在形式上會(huì)更加藝術(shù)化、意義化，也就相應(yīng)地需要設(shè)計(jì)師對(duì)于美學(xué)的認(rèn)知更加深入。

從現(xiàn)階段來(lái)看，3D打印技術(shù)還沒(méi)有達(dá)到大規(guī)模普及、通用化操作的地步，絕大部分的設(shè)計(jì)產(chǎn)品還是依靠專業(yè)的設(shè)計(jì)師去完成。尤其對(duì)于一些技術(shù)含量高的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)師需要專業(yè)的知識(shí)背景和技術(shù)能力，設(shè)計(jì)師是產(chǎn)品生產(chǎn)的主導(dǎo)者，是高度專業(yè)化的職業(yè)。而3D技術(shù)的發(fā)展，對(duì)個(gè)性化設(shè)計(jì)帶來(lái)了影響，同樣也對(duì)設(shè)計(jì)師提出了新的要求。3D打印技術(shù)的進(jìn)步對(duì)產(chǎn)品研發(fā)能力的要求越來(lái)越高，要求設(shè)計(jì)師也必須具有豐富的知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)踐應(yīng)用能力。同時(shí)，生產(chǎn)的分散化必然帶來(lái)企業(yè)形態(tài)的變化，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)師將走上獨(dú)立設(shè)計(jì)與制造的道路。因此設(shè)計(jì)師就要獨(dú)自承擔(dān)商業(yè)模式的構(gòu)建，這些都需要設(shè)計(jì)師對(duì)商業(yè)營(yíng)銷管理的知識(shí)有所涉獵。[5]

四、結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，消費(fèi)者的心理也發(fā)生著變化，他們喜歡求新求異，愿意追隨市場(chǎng)的變化，嘗試更多的風(fēng)格。而3D打印技術(shù)依靠先進(jìn)的技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)更好地實(shí)施產(chǎn)品設(shè)計(jì)，加大“利基產(chǎn)品”的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)。與此同時(shí)，個(gè)性化創(chuàng)意設(shè)計(jì)要求產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期短，提高產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間，以便獲得更多的市場(chǎng)份額。3D打印技術(shù)剛好吻合了這一生產(chǎn)內(nèi)容的需要，它大大縮短了產(chǎn)品原型的制作時(shí)期，有效地精簡(jiǎn)了從個(gè)性化創(chuàng)意設(shè)計(jì)到成型的整個(gè)周期，符合了市場(chǎng)與廣大消費(fèi)者的需求變化。3D打印技術(shù)在為設(shè)計(jì)師提供更廣闊發(fā)展空間的同時(shí)，也對(duì)設(shè)計(jì)師有了更多更進(jìn)一步的要求，它推動(dòng)著個(gè)性化創(chuàng)意的不斷發(fā)展，對(duì)普及個(gè)性化設(shè)計(jì)有著不可估量的促進(jìn)作用。