3D 打印技術(shù)在首飾設(shè)計(jì)中的運(yùn)用分析

趙唯

（南陽師范學(xué)院，河南 南陽473000）

首飾設(shè)計(jì)在現(xiàn)代科技的影響下，逐漸在材料、生產(chǎn)、藝術(shù)表現(xiàn)形式的不斷創(chuàng)新下，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N形式的概念式設(shè)計(jì)風(fēng)格，人們對于首飾的認(rèn)識也逐漸由原本的只注重材料價(jià)值，轉(zhuǎn)變?yōu)閷κ罪棻旧砭邆渌囆g(shù)價(jià)值的關(guān)注。當(dāng)前，首飾已經(jīng)不僅僅是代表財(cái)富的象征裝飾物，更是能夠表達(dá)人類個(gè)人情感、品味的藝術(shù)品[1]。3D 打印技術(shù)對傳統(tǒng)制造生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的沖擊，在應(yīng)用上3D 打印技術(shù)不僅具備傳統(tǒng)制造方法的優(yōu)勢，同時(shí)更優(yōu)于傳統(tǒng)制造方法，3D 打印技術(shù)不僅可以更快地完成對產(chǎn)品的制造，同時(shí)還能夠節(jié)省更多的制造材料，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保[2]。隨著3D 打印技術(shù)的不斷成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸廣泛，已經(jīng)不再是人們遙不可及的技術(shù)手段?；诖?，本文開展3D 打印技術(shù)在首飾設(shè)計(jì)中的運(yùn)用分析研究。

1 基于3D 打印技術(shù)的首飾設(shè)計(jì)方法

1.1 生成首飾參數(shù)化形態(tài)

在對首飾進(jìn)行3D 打印前，應(yīng)當(dāng)生成首飾對應(yīng)的參數(shù)化形態(tài)，本文結(jié)合Voronoi 圖形生成邏輯，將生物體細(xì)胞在顯微鏡當(dāng)中的真實(shí)分布情況作為設(shè)計(jì)藍(lán)圖[3]。在對首飾進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，根據(jù)默認(rèn)組織細(xì)胞的細(xì)胞核為一個(gè)點(diǎn)，在一個(gè)空間范圍內(nèi)呈現(xiàn)出均勻的分布狀態(tài)的邏輯，設(shè)置首飾整體結(jié)構(gòu)當(dāng)中也存在唯一一個(gè)中心，首飾周圍結(jié)構(gòu)在空間當(dāng)中均呈現(xiàn)出均勻的分布。圖1 為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Voronoi 圖形。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)Voronoi 圖形結(jié)構(gòu)示意圖

在首飾設(shè)計(jì)原型的基礎(chǔ)上，完成首飾圖形整體結(jié)構(gòu)的確立，以此開始對首飾本體的形態(tài)進(jìn)行繪制。在這一過程中，本文選用Rhino 軟件進(jìn)行建模，建模的主要目的是確定首飾的基本形態(tài)。在確定首飾的整體結(jié)構(gòu)后，將其中曲面圖形進(jìn)行展開，并在其合理范圍以內(nèi)隨機(jī)找出某一點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)Voronoi 圖形結(jié)構(gòu)。

1.2 基于3D 打印技術(shù)的立體首飾模型制作

完成對首飾參數(shù)化形態(tài)的生成后，在利用3D 打印技術(shù)制作立體首飾模型時(shí)，前期應(yīng)當(dāng)給出多個(gè)創(chuàng)意草圖，本文選用Rhino 軟件進(jìn)行立體建模，根據(jù)首飾設(shè)計(jì)過程中相關(guān)元素創(chuàng)建模型[4]。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)不斷進(jìn)行探索，對首飾的各個(gè)細(xì)節(jié)部分給出具有個(gè)性化的多個(gè)設(shè)計(jì)方案，并在眾多方案當(dāng)中選擇適合的方案進(jìn)行深化。制作立體首飾模型時(shí)，準(zhǔn)確獲取首飾的各個(gè)尺寸數(shù)據(jù)，并根據(jù)首飾使得數(shù)據(jù)在TOP 視圖窗口當(dāng)中。以戒指為例，首先利用曲線工具將戒指基本輪廓描繪，再根據(jù)戒指外部輪廓線條縮放，復(fù)制出與戒指內(nèi)輪廓相同的線條。圖2 為戒指內(nèi)外輪廓示意圖。

圖2 戒指內(nèi)外輪廓示意圖

按照圖2 所示，將首飾的主體結(jié)構(gòu)在TOP 視圖中繪制，完成對首飾基本結(jié)構(gòu)的建立。將設(shè)計(jì)視圖調(diào)整為Front 視圖窗口，并利用相應(yīng)的曲線工具對首飾細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行描繪，并合理利用鑲嵌面工具對細(xì)節(jié)圖案進(jìn)行調(diào)整。再在Front 視圖窗口當(dāng)中，利用直線工具將首飾中存在的鏤空輪廓描繪。對首飾上閉合區(qū)域的直線進(jìn)行倒角處理，利用軟件中的剪切工具將部分多余內(nèi)容去除，形成鏤空造型。為了讓用戶能夠更多地了解設(shè)計(jì)的首飾，在完成對模型的渲染后，還需要對其進(jìn)行嘗盡處理，將包裝的首飾以及佩戴在手上的鮮果展現(xiàn)，從而更加逼真地向用戶展現(xiàn)立體首飾模型。

1.3 實(shí)現(xiàn)首飾3D 打印

將上述基于3D 打印技術(shù)制作的立體首飾模型，轉(zhuǎn)化為STL格式，再向3D 打印機(jī)中添加制作首飾實(shí)物模型的原材料，并將3D 打印機(jī)與制作模型的計(jì)算機(jī)相連。由3D 打印機(jī)根據(jù)計(jì)算機(jī)當(dāng)中提供的模式數(shù)據(jù)對其進(jìn)行打印[5]。為保證模型與設(shè)計(jì)者實(shí)際設(shè)計(jì)理念相符，在完成打印后，還需要對模型進(jìn)行二次細(xì)致加工，若加工后模型仍然無法滿足設(shè)計(jì)要求，則需要進(jìn)行第三次、第四次加工，直到最終呈現(xiàn)的首飾實(shí)物模型具備一定的細(xì)致化要求，完成對首飾的3D 打印。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

論證此次設(shè)計(jì)基于3D 打印技術(shù)的首飾設(shè)計(jì)方法的可行性和可靠性，將其與傳統(tǒng)技術(shù)對比，設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)選取五顆異形珍珠作為設(shè)計(jì)樣品，利用兩種設(shè)計(jì)方法對該五顆異形珍珠進(jìn)行珠寶首飾設(shè)計(jì)，繪制首飾圖紙，探討兩種設(shè)計(jì)方法在首飾設(shè)計(jì)中的優(yōu)缺點(diǎn)，表1 為實(shí)驗(yàn)樣品參數(shù)表。

表1 實(shí)驗(yàn)樣品參數(shù)表

實(shí)驗(yàn)中利用GUKJ-26S25 型號激光3D 掃描儀對實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行掃描，儀器單幅測量范圍設(shè)置為220×180mm2，攝像頭分辨率設(shè)置為0.15mm，掃描速度設(shè)置為220000 次/s。

根據(jù)3D 掃描儀掃描到的數(shù)據(jù)輸入到首飾模型軟件中，對首飾進(jìn)行快速建模，繪制首飾設(shè)計(jì)圖紙。實(shí)驗(yàn)將兩種方法繪制的首飾設(shè)計(jì)圖紙與異形珍珠樣本的光澤度、形狀、顏色、局部數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，利用GSL 軟件計(jì)算出設(shè)計(jì)圖紙與樣品的相似度，將其作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對兩種首飾設(shè)計(jì)方法進(jìn)行對比分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。

表2 兩種設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)圖紙與樣本相似度對比（%）

通過上表可以得出，此次設(shè)計(jì)首飾設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)圖紙與樣品相似度平均值為97.65%，說明其在顏色、光澤、外形等方面均能達(dá)到與樣本相符；而傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)圖紙與樣品相似度較低，最大相似度僅為86.26%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于基于3D 打印技術(shù)的首飾設(shè)計(jì)方法。

這是因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)方法使用3D 打印技術(shù)對樣品進(jìn)行掃描，建立與原樣品相同的三維模型，設(shè)計(jì)師可以在其基礎(chǔ)上發(fā)揮創(chuàng)造思維，不僅可以節(jié)約時(shí)間，還能夠使設(shè)計(jì)圖紙與樣品多方面相符。因此實(shí)驗(yàn)證明了基于3D 打印技術(shù)的首飾設(shè)計(jì)方法相對比傳統(tǒng)方法更適用于首飾設(shè)計(jì)。

3 結(jié)論

當(dāng)前3D 打印技術(shù)不斷成熟，應(yīng)用范圍逐漸從傳統(tǒng)制造業(yè)延伸到了首飾設(shè)計(jì)領(lǐng)域，其創(chuàng)新應(yīng)用不僅符合當(dāng)前首飾行業(yè)的設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢，同時(shí)還為首飾設(shè)計(jì)提供了新鮮血液。同時(shí)將本文設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到實(shí)際首飾設(shè)計(jì)當(dāng)中，可以進(jìn)一步提升首飾設(shè)計(jì)的精細(xì)化。

但由于受到各方面因素的影響，本文只針對3D 打印技術(shù)在首飾設(shè)計(jì)中的應(yīng)用做出表象分析，缺少實(shí)地考察，因此在后續(xù)的研究中還將針對本文提出的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行長時(shí)間的驗(yàn)證，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究起到促進(jìn)作用。