基于快速成型技術的“深耕細作”牛椅設計和研究

鐘光明　侯珂

摘要：為了探究如何有效運用快速成型技術進行仿生家具設計。在傳承中國傳統(tǒng)家具明式椅子的基礎上，提煉出“深耕細作”牛椅的概念，同時與北歐簡約風格結(jié)合，進行創(chuàng)新的仿生家具設計。筆者通過設計實踐應用驗證了快速成型技術在仿生中式家具創(chuàng)新的可行性。最終提出了快速成型技術運用在仿生家具設計的研究成果。經(jīng)過研究得出快速成型技術作為一項新興技術，運用在中式仿生家具的設計過程中是可行的。

關鍵詞：快速成型技術 仿生家具設計 中國傳統(tǒng)文化 創(chuàng)新

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2019）07-0121-02

前言

在二十一世紀快速成型技術的快速發(fā)展下，產(chǎn)品的生產(chǎn)創(chuàng)造方式發(fā)生了巨大的變革?？焖俪尚图夹g生產(chǎn)的家具產(chǎn)品具有效率高，成本低，設計思維的展開不受限制，綠色環(huán)保等優(yōu)點?？焖俪尚图夹g所需要的生產(chǎn)規(guī)模小、且環(huán)節(jié)較少，其中可個性化定制的特點更是符合了當下的設計潮流。設計師不再局限于傳統(tǒng)模式的生產(chǎn)方式，而是采用3D打印技術進行創(chuàng)意設計產(chǎn)品的生產(chǎn)制作。仿生家具設計以其造型自然、結(jié)構(gòu)功能特別的優(yōu)點立足于家具設計，采用快速成型技術制造仿生家具設計，可以使產(chǎn)品更加多樣化，更具創(chuàng)意性。

本文以筆者設計“深耕細作”牛椅為例，從生產(chǎn)方式、設計思路、實踐調(diào)研等角度，探討快速成型技術在仿生家具設計中的具體應用。

一、快速成型技術的概述

快速成型技術，又稱為3D打印技術或增材制造技術，源于二十世紀八十年代。簡單來說，快速成型技術是以數(shù)字模型為基礎，利用可溶解成粉末狀的材料，如石膏，塑料，尼龍，金屬，陶瓷等，利用3D打印機通過疊加的方式來打印出立體的物體。3D打印技術作為快速成型領域的種新興技術，有著廣闊的發(fā)展前景。3D打印的工作流程主要分兩步：首先通過建模軟件設計并建出理想的立體的產(chǎn)品模型，并將產(chǎn)品模型導入3D打印機。與傳統(tǒng)的家具制造業(yè)相比，快速成型技術具備了成本低、操作簡易、效率高、精確度高等特點。以往的快速成型技術往往被用作生產(chǎn)時制作模型，然而隨著科技的發(fā)展，近幾年快速成型技術逐漸滲透到產(chǎn)品開發(fā)的每一個步驟。隨著快速成型技術逐漸成熟，設計師們可以利用這項技術創(chuàng)造更多的新產(chǎn)品，這對于較為復雜的仿生家具產(chǎn)品開發(fā)來說無疑是一種福音。目前較為常見的快速成型技術有：熔融沉積制造（簡稱FDM）、立體噴印成型（簡稱3DP）、激光選區(qū)燒結(jié)（簡稱SLS）、立體光固化（簡稱SLA）以及分層實體制造（簡稱LOM）等。

3D打印技術以逐層增加材料的方式構(gòu)建物體，改變了傳統(tǒng)的制造方式，使人類生產(chǎn)方式發(fā)生了根本性的變革。于設計師而言，快速成型技術的出現(xiàn)不僅僅是引起了一場制造革命，更是解放創(chuàng)造思維、推動設計行業(yè)發(fā)展的動力。

二、基于快速成型技術的“深耕細作”牛椅設計和研究

設計的靈魂在于創(chuàng)新，在看到了我國家具賣場如此眾多的仿歐美風格家具以及中國傳統(tǒng)古典仿制家具之后，心里有了深深的感觸。感嘆我們?nèi)绱算筱蟠髧?，到了現(xiàn)代，在家具設計方面能拿得出手的作品竟是那樣少得可憐，這無形之中不對我國家具設計行業(yè)敲醒了警鐘，是時候我們要放棄抄襲與模仿，重新審視自己，培養(yǎng)自己的思維創(chuàng)作能力，重視學習，參考借鑒其它國家優(yōu)秀設計的精華，深刻理解我國古典家具所涵蓋的豐富的文化韻味，并將其結(jié)合，創(chuàng)造屬于我們自己的設計，為我國家具設計開辟一條新的道路。

北歐風格家具成功的特點在于其傳統(tǒng)I生特征，而我國是一個傳統(tǒng)文化底蘊深厚的國家，歷史悠久，文化遺產(chǎn)豐富。在家具設計這種傳承著民族精神的“造物”行為上，傳統(tǒng)性的流失，不只是對我們，更是對整個世界創(chuàng)造活動的一種無可挽回的缺憾。當前世界格局不斷改變，“全球化”影響著人們的審美情趣、生活方式，設計活動也受到了不同文化的沖擊，而我國的家具設計正處于萌芽階段，最重要的，是要保持自己的民族性，傳統(tǒng)性。雖說文化創(chuàng)作意識還沒深刻融入到我們的設計思想中，但在產(chǎn)品中展現(xiàn)我們并未失落的文化，對我們每一位當代設計師提出了要求。

中國文化有一個基本核心，貫穿始終，那就是“天人合一”，換句話說，中華傳統(tǒng)文化的深層內(nèi)涵，就是在追求一種人與人、人與社會、人與環(huán)境、人與自然的和諧統(tǒng)一。以明代圈椅為例，其包含著中華文化中“天圓地方”的典型宇宙觀，無論是從結(jié)構(gòu)、線條、比例或是從抽象的藝術表現(xiàn)形式上，都在追求一種達到和諧的境界。中華文化博大精深，傳統(tǒng)文化不僅是中國設計文化發(fā)展的源泉，更是中國設計樹立個性特征的基礎。古詩作為傳統(tǒng)文化形態(tài)之一，為我國文化瑰寶中畫上濃厚的一筆，“深耕細作”的主題即是從古詩中提取出來的。只有保持對民族文化意識的認識，才能創(chuàng)造出具有民族個性與文化特征的設計;只有將設計立足于文化，才能更好地傳承文化。本課題研究將在基本快速成型技術的基礎上通過對北歐家具設計要素的學習借鑒，融合我國優(yōu)良設計的文化底蘊和藝術表現(xiàn)，以椅子為載體，創(chuàng)造出一種新的“文化印象”，締造一種新的生活方式，它不僅是對于我國家具設計的重新審視，更是一面承載著傳統(tǒng)與現(xiàn)代的文化墻。家具作為走進家庭，貼近生活的特殊商品，在現(xiàn)代生活潮流中扮演重要的角色。

（一）“深耕細作”牛椅設計實踐調(diào)研展開。中國的家具設計，不能停留在把繼承理解為將家具外形設計成與傳統(tǒng)家具相近或相似的模樣，用死搬硬套的方式來維護傳統(tǒng)。如果僅僅將樣式和結(jié)構(gòu)作為家具設計考慮的因素，會很容易落入到單一俗套和條條框框中去。因此，只有更深層地理解中國傳統(tǒng)文化傳統(tǒng)思想和家具設計要素的內(nèi)涵，領悟其實質(zhì)才能很好地繼承和發(fā)揚民族風格。通過調(diào)研，總結(jié)出設計重點在于體現(xiàn)：

1.對傳統(tǒng)家具功能的取舍：椅子是提供人休息的器具，其最大的功能是“坐”，“舒適性”是其設計的首要原則，傳統(tǒng)家具雖然經(jīng)典，但其實際功能并不適宜現(xiàn)代家居生活環(huán)境，因此需要在功能上對其取舍，使其“坐”的功能更突出。

2.對傳統(tǒng)家具造型符號的重構(gòu)和提煉：目前市場存在著太多偏向于傳統(tǒng)中式家具條條框框的造型，而對于傳統(tǒng)的繼承與創(chuàng)新，則要求家具設計在造型方面更加簡練，形體更加柔和，使其既能體現(xiàn)古樸自然又不失時尚美感。

3.對傳統(tǒng)家具風格的修改與簡化：明式家具是我國傳統(tǒng)家具風格的代表，而走中國特色的家具設計之路，要求我們將設計深深扎根于民族文化的沃土中，站在時代的高度上去打造兼具民族、國際與時代性，富有強大生命力，經(jīng)得起歷史考驗的本土家具風格。

4.對傳統(tǒng)家具文化的超越與創(chuàng)新：要求我們以一種負責任的態(tài)度和無愧于民族、無愧時代的姿態(tài)，去創(chuàng)造凝聚中國風格、現(xiàn)代風范和人文精神的家具。

（二）“深耕細作”牛椅設計定位。通過對前期調(diào)研資料的整理分析，綜合將要設計產(chǎn)品的使用功能、材料、工藝、結(jié)構(gòu)、尺度和造型、風格等給出以下設計定位。

使用功能：椅子最大的功能就是“坐”，而且要“舒服地坐”，是提供給人們一個休息的地方，不僅要使坐的人身體上能放松，而且心靈上也可以放空。

材料：使用木材，實木家具有其他類型家具無可比擬的質(zhì)感，清晰的紋路，純凈的色彩能將家居環(huán)境裝點得沉靜，素雅，給人以一種親近大自然之感。

結(jié)構(gòu)：利用我國傳統(tǒng)家具的榫接合結(jié)構(gòu)，不僅能使家具造型穩(wěn)固，更不破壞其美觀，同時能起到了節(jié)約成本，保護環(huán)境的作用。

尺度和造型：充分符合人機工程學原理，最大程度上將椅子帶給人以舒適感，讓人從家具中體會到“人情關懷”。

風格：融合北歐與明式家具設計要點，將傳統(tǒng)文化韻味與時代氣息注入其中，為我國家具設計風格探索新的方向，簡約、時尚而不失民族性，打造獨屬于我們的“中式簡約風格”。

（三）“深耕細作”牛椅設計效果圖的建立。在進行了大量的草圖繪制和考量后最終效果圖確立，如圖1所示：

三、“深耕細作”牛椅設計說明

統(tǒng)觀整體，深耕細作牛椅簡潔大方的曲線，平衡對稱的造型在視覺上給人一種舒適的感覺。特別之處在于椅背及扶手連成的曲線宛如牛角一般，仿佛看到一頭真正的牛，積極向上，氣勢磅礴。作為一把實木材質(zhì)的椅子，“深耕細作”牛椅使用感極佳，實木的質(zhì)感讓人放松，同時能夠讓使用者感受到明式家具的傳統(tǒng)文化氛圍。

從外觀上看，深耕細作牛椅同時具備了北歐風格的簡約素雅及傳統(tǒng)明式家具的質(zhì)感文雅的特點。創(chuàng)造出了設計新中式家具的新方向，開創(chuàng)潮流的同時不忘傳承民族文化。結(jié)構(gòu)上，采用了中式傳統(tǒng)家具的榫接合結(jié)構(gòu)，充分符合人機工程學原理，傳承傳統(tǒng)家具優(yōu)點的同時做到了牢固、耐用。

“深耕細作”牛椅是一種全新的仿生設計“中式簡約風格”，不僅僅是在外觀上形似，更是在結(jié)合了外觀、結(jié)構(gòu)、質(zhì)感后，營造出了一種栩栩如生的“牛氣沖天”的感覺，可謂是形、神兼?zhèn)?。在理解了傳統(tǒng)明式家具文化的同時，用現(xiàn)代北歐簡約風格的角度去詮釋了仿生牛的創(chuàng)新家具設計。

四、“深耕細作”牛椅模型快速成型打印

（一）模型分析。為了驗證快速成型技術在仿生家具設計中可行性，筆者進行了使用快速成型技術打印“深耕細作”牛椅模型的實踐探究，過程如圖2。

制作“深耕細作”牛椅模型分為三步。第一步是設計草圖分析，第二步是利用三維建模軟件進行建模，第三部是打印模型。筆者使用的三維建模軟件是Rhino。深耕細作牛椅整體模型分為三個部份，第一個部分是椅背扶手，由形似半圓狀的流線型構(gòu)成：第二個部分是椅背支撐桿及坐墊，作為支撐與扶手連接;第三個部分是椅子坐下半部分與椅子腿部，與坐墊連接。分成三個部分來構(gòu)建模型，一是為了方便快速成型打印機的打印，二是安裝過程簡便，不易出錯。

（二）打印過程。目前國內(nèi)3D打印機以美國的Maker Bot、國內(nèi)的UP以及國內(nèi)創(chuàng)客使用較多的非笛卡爾型DIY組裝3D打印機——Deltabots3D打印機等。筆者使用的是MakerBot打印“深耕細作”牛椅模型。打印過程如圖2所示，先使用打印機打印出部分模型，再進行打磨及拋光，使模型表面更加光滑、細致度更高，最劇將三部分模型組裝到一起。“深耕細作”牛椅的模型經(jīng)過了打印、細致打磨、組裝三個步驟制作完成。

（三）打印精度。本次試驗結(jié)果得到的家具模型精確度較高。由于結(jié)構(gòu)簡明、及流線型的外觀，得到的模型打印效果較好，模型質(zhì)量高。結(jié)構(gòu)較為精確，傳統(tǒng)家具的榫接合結(jié)構(gòu)部份都能夠很好接合。通過本次打印實踐，驗證了快速成型技術在仿生家具設計制作中應用的可行性。

結(jié)語

所有家具中，椅子是最富有藝術表現(xiàn)力的，其本身就能構(gòu)成一件藝術珍品，芬蘭設計大師塔佩瓦拉說“椅子的設計是任何室內(nèi)設計的開端，可以說椅子的問題解決了，其他各類家具的問題都會迎刃而解”。明式椅子雖然經(jīng)典，卻無法融入到當代的生活環(huán)境中，勉強將古典家具融入到現(xiàn)代家居生活方式中，只會造成意識形態(tài)上的“反沖”，給人帶來不便，只有將明式椅的精華融入當代椅子設計之中才能賦予中國家具設計以新的靈魂。本課題研究是希望通過學習、借鑒北歐椅子的設計要素，重新審視當代“人”的因素：將傳統(tǒng)家具的設計靈魂中融入到當代家具設計中，使繼承了明式家具審美性與文化內(nèi)涵的當代椅子設計能夠被最廣泛的消費群體所接受。