3D打印技術(shù)在肇慶文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用研究

鄧云青,趙嘉莉,關(guān)志如，何燕芳

（廣東工商職業(yè)技術(shù)大學(xué)藝術(shù)學(xué)院，廣東肇慶 526000）

3D打印技術(shù)在當代各類技術(shù)盛行時期較為熱點，3D打印技術(shù)的信息化、高速成型化以及精準度高的特點都使它成為文化創(chuàng)意領(lǐng)域的佼佼者。并以此為基礎(chǔ)，探究3D打印技術(shù)在肇慶市未來文化產(chǎn)業(yè)的實際發(fā)展當中所起到的推進作用，切實強化藝術(shù)、技術(shù)、應(yīng)用三方面結(jié)合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，進而實現(xiàn)資源共享。

1 3D打印技術(shù)的發(fā)展

3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀90年代中期，是一種快速成型裝置。3D打印技術(shù)在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機械構(gòu)建和個性化的產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用范圍都極為廣泛。它區(qū)別于傳統(tǒng)的制造方式，其自身的優(yōu)勢極為明顯，在醫(yī)學(xué)、飛機制造、藝術(shù)設(shè)計、建筑設(shè)計等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍都較為寬泛。最初3D打印技術(shù)是以1987年3D Systems公司創(chuàng)新出的3D打印設(shè)備為開端的。隨著3D打印產(chǎn)業(yè)的全面鋪開，3D打印市場所獲收益也逐年增高，中國的3D打印市場規(guī)模也逐年擴增，其增長速度高達49.1%。中國作為制造業(yè)的生產(chǎn)大國，3D打印技術(shù)的應(yīng)用正隨著制造工藝不斷精良，產(chǎn)品設(shè)計不斷優(yōu)化。國內(nèi)關(guān)于3D打印技術(shù)的研究也趨于成熟，對于3D打印技術(shù)的分析也逐漸完善。例如全國機器人錦標賽等就是以3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)進行的創(chuàng)新型文化創(chuàng)意產(chǎn)品?；诖?，肇慶市在進行文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)發(fā)展時，可多方借助國內(nèi)現(xiàn)有的成功案例，以此為基礎(chǔ)，融入肇慶市自身在歷史文化優(yōu)勢與地域等方面的優(yōu)勢地位進行文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的推進與發(fā)展。

2 肇慶文化創(chuàng)意產(chǎn)品設(shè)計現(xiàn)狀分析

2.1 產(chǎn)品趨于同質(zhì)化

肇慶的自然環(huán)境優(yōu)美，對環(huán)境的保護做得比較好。從目前三次產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的完整性來看，環(huán)保產(chǎn)業(yè)、節(jié)能產(chǎn)業(yè)和可再生資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展不足，我市的產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步情況和粵港澳大灣區(qū)的價值鏈分工整體技術(shù)水平低，高新技術(shù)企業(yè)發(fā)展不足。肇慶作為粵港澳大灣區(qū)的成員城市，跟進省級企業(yè)的3D打印行業(yè)的發(fā)展，在該領(lǐng)域上逐步發(fā)展是有必要的。從2016年人力資源社會保障局發(fā)布的工作通知中，提及了3D打印技術(shù)的教育問題，將3D打印普及到教育上的支持，為我國稱為創(chuàng)新型大國提供人才。并在2021年把增材制造技術(shù)納入了中國普通高等學(xué)校裝備制造大類?？茖I(yè)。以廣東工商職業(yè)技術(shù)大學(xué)的3D打印技術(shù)中心為例，高校在3D打印技術(shù)中引進企業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)，緊跟技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與跟新設(shè)備，承辦全國機器人錦標賽，為粵港澳大灣區(qū)服務(wù)，輸送人才與技術(shù)。肇慶的工業(yè)發(fā)展薄弱，對肇慶市文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的相關(guān)產(chǎn)品進行設(shè)計的過程當中，需要重視教育、藝術(shù)設(shè)計、服裝等領(lǐng)域進行3D技術(shù)的應(yīng)用與推廣。

肇慶市端硯行業(yè)歷史久遠，其產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢也極為有利。以端硯來說，屬于減材工藝，硯石作為不可再生資源，雕刻工匠對石頭精雕細琢，大師的高超的雕刻技術(shù)能讓硯石發(fā)揮價值，稍有不慎則浪費原石造成資源浪費。從目前的端硯市場文化創(chuàng)意產(chǎn)品銷售狀況來看，高量的產(chǎn)出大部分出自學(xué)徒工之手，在雕琢?xí)r為了盡量避免由于圖案或設(shè)計內(nèi)容不熟悉，采取固化的圖案設(shè)計進行雕刻，端硯出品穩(wěn)定但設(shè)計形式單一，導(dǎo)致產(chǎn)品趨于同質(zhì)化。3D打印技術(shù)屬于增材技術(shù)，如果端硯工匠能掌握一門三維制作軟件及三維掃描技術(shù)，在軟件中進行修改及創(chuàng)作，通過3D打印技術(shù)進行模型設(shè)計，將圖案以實物的形式進行轉(zhuǎn)換，從模型來落實設(shè)計，并提前給買家觀賞并根據(jù)買家的意見進行端硯的創(chuàng)作，預(yù)留工期進行創(chuàng)作，減少硯石的消耗情況，推進硯石雕刻圖案設(shè)計，促進端硯設(shè)計的創(chuàng)新，提高端硯的銷售額。這個方法是否可行，是近期中3D打印技術(shù)在端硯產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用中的重要研究。

2.2 品牌性薄弱

肇慶市對于文化創(chuàng)意產(chǎn)品的品牌形象沒有做進一步的推廣與完善，品牌形象是對一個團體或企業(yè)、地域的整體概述，能夠由此來反映該地區(qū)的特色文化產(chǎn)業(yè)。肇慶沒有持續(xù)對某一領(lǐng)域的文化產(chǎn)品進行著重推廣，市內(nèi)各自的文創(chuàng)產(chǎn)品設(shè)計也沒有形成一體化的產(chǎn)業(yè)鏈，其設(shè)計研發(fā)的水平也良莠不齊。肇慶市內(nèi)部品牌性較為薄弱，3D打印技術(shù)應(yīng)用于文化創(chuàng)意產(chǎn)品當中，沒有發(fā)揮出創(chuàng)新優(yōu)勢條件。無論是在文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)、工藝模型的制作，藝術(shù)設(shè)計過程當中體現(xiàn)不了3D技術(shù)與文化創(chuàng)意產(chǎn)品相融合的品牌優(yōu)勢。推進3D技術(shù)與文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，依托粵港澳大灣區(qū)建設(shè)來推進肇慶市在文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)方面的產(chǎn)值、突破口、資源共享的可行性，無法在短期內(nèi)達到。目前肇慶開始在著手做了一系列的七星巖景色的冰淇淋,并通過視頻號等進行宣傳，是一個很亮眼的文創(chuàng)食品宣傳。

3 肇慶市3D打印技術(shù)面臨的問題

3.1 整個產(chǎn)業(yè)鏈還有待完善與發(fā)展

根據(jù)廣東省《3D打印產(chǎn)業(yè)人才發(fā)展狀況研究》報告不完全統(tǒng)計，廣東省注冊的3D打印企業(yè)超過500多家，市場規(guī)模達到50億元，從業(yè)人員超過5萬人。根據(jù)肇慶市統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，3D打印模具開發(fā)和制造占我市3D打印產(chǎn)業(yè)的49.6%，文化創(chuàng)意及私人定制則占比22.3%。肇慶市在三打印領(lǐng)域的發(fā)展已逐步提高，但是在原料的選擇上還需要肇慶市加強對3D打印材料的概括性選擇，從金屬、高分子聚合物材料等材料體系當中，進行優(yōu)勢材料選擇，盡可能地降低3D打印成本。依托國內(nèi)現(xiàn)有的3D打印設(shè)計理論體系，優(yōu)化自身的理論知識結(jié)構(gòu)。就目前肇慶市3D打印產(chǎn)業(yè)的整體模式進行分析，在機器部件一體成型和高分子材料替代性設(shè)計等方面還沒有較為成熟的設(shè)計模式與產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化結(jié)構(gòu)。

3.2 3D打印設(shè)備還需進一步發(fā)展

目前3D打印設(shè)備能夠進行較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)模型打印，但相對于電腦端的設(shè)計成果而言，打印的成品精細度還未能達到更高要求。物體表面的質(zhì)量較低，大多數(shù)3D打印方式的成型模式是由點到面，由面到體，通過反復(fù)耗材的堆積形成3D模型，效率較慢。此外，3D技術(shù)沒有進行普遍性的推廣，肇慶市3D打印模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模較慢，民用3D打印機沒有辦法滿足大批量，大體積的產(chǎn)品打印，更高水平的打印需要，只能選擇價格更為昂貴的3D打印機。同時，各種打印技術(shù)對于溫度、材料、設(shè)計模型的大小都有一定的要求，很難實現(xiàn)大批量的生產(chǎn)。3D打印設(shè)備還需要從材料客觀環(huán)境、打印的精細程度、打印產(chǎn)品的體積大小等方面入手，著重解決實際問題。

3.3 3D打印材料的開發(fā)還需加大力度

目前，廣東省在3D打印技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展速度較為可觀，政府也較為支持該領(lǐng)域的不斷向前發(fā)展。肇慶市在粵港澳大灣區(qū)建設(shè)的背景下，積極推進3D打印技術(shù)與工業(yè)、教育、藝術(shù)設(shè)計、服裝等多領(lǐng)域進行融合與發(fā)展。由于各個領(lǐng)域的自身特性不同，對于3D技術(shù)的各方面要求也存在不同，在3D材料的選擇方面也各有側(cè)重。因此，需要進一步優(yōu)化3D材料的選擇范圍，在盡可能降低3D打印成本的前提下，選擇更適合各個領(lǐng)域的3D打印材料。與此同時需要注意3D打印產(chǎn)品的具體質(zhì)量，以滿足各領(lǐng)域需要。

4 我國目前較為常見的3D打印方式

4.1 SLA：立體光固化成型工藝

SLA立體光固化成型工藝是于1984年美國人發(fā)明的，也是最早的3D打印技術(shù)。該技術(shù)通過計算機對紫外線激光照射光敏樹脂材料進行控制，并通過逐層固化冷卻，最終得到3D技術(shù)打印的成型作品。該技術(shù)對于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的設(shè)計進行打印是非常優(yōu)質(zhì)的，但是該設(shè)備對體積和成型材料都有很大的限制，目前能制作體積不大的模型，在運用過程當中可以考慮將該技術(shù)應(yīng)用于端硯的設(shè)計以及教育行業(yè)的設(shè)計，具有一定的積極意義。

4.2 SLS：選擇性激光燒結(jié)工藝

該工藝是于1989年研制出來的，通過計算機程序?qū)す馐M行操控，進行粉末裝的成型材料的燒結(jié)。通過循環(huán)往復(fù)的燒結(jié)工序，并在每一次燒結(jié)后利用壓輥將后續(xù)材料平整壓實最終形成模型。石蠟、尼龍、金屬、陶瓷等多種材料作為材料。將SLS選擇性激光燒結(jié)工藝運用于首飾等創(chuàng)作中，利用肇慶本土元素，如七星巖、鼎湖山、荷花等元素創(chuàng)作在裝飾品中，通過三維軟件創(chuàng)作出鏤空、造型效果的裝飾品，以高端工藝的白銀、鈦金屬等材質(zhì)展現(xiàn)材質(zhì)堅硬、效果獨特的文化創(chuàng)意產(chǎn)品，持續(xù)推進肇慶市在工藝模型設(shè)計方面的優(yōu)勢地位，切實推進肇慶市在粵港澳大灣區(qū)建設(shè)過程當中發(fā)揮更大的作用。在工業(yè)自動化技術(shù)的研發(fā)過程當中，利用3D技術(shù)引領(lǐng)零件設(shè)計與研發(fā)，進行實際的工業(yè)自動化設(shè)備的研制、生產(chǎn)、銷售、檢測、維修以及技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)等相關(guān)流程過程中，都能夠進一步強化工業(yè)流程的完善。

4.3 FDM:熔融沉積成型工藝

FDM熔融沉積成型工藝始于1988年宣布成立，該工藝通常也稱為熔絲沉積成型技術(shù)，通過高溫加熱，將熱熔型材料進行線狀融化，并通過材料打印的噴口噴出，進而冷卻成型。在計算機的程序設(shè)定當中，將模型的長和寬以x軸和y軸進行設(shè)計，以此設(shè)計橫截面，并以z軸作為高度的參考數(shù)軸，以此為基礎(chǔ)進行模型疊加，最終形成完整的模型打印。這項技術(shù)主要使用的材料是PLA和ABS塑料。這兩種塑料的特性在于固態(tài)性較強、熔點較低，能夠適應(yīng)該工藝的制作。這種工藝可以積極地運用在藝術(shù)設(shè)計或建筑設(shè)計等行業(yè)當中，能夠?qū)?shù)據(jù)更加精準地反映到模型打印當中。

5 肇慶市3D打印技術(shù)在文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

5.1 總體思路

持續(xù)推進肇慶市3D打印技術(shù)的發(fā)展，必須依托實現(xiàn)多樣化產(chǎn)業(yè)內(nèi)協(xié)作、跨界協(xié)作等多種方式并存的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，進一步推進肇慶市在3D打印領(lǐng)域上的優(yōu)化與發(fā)展，將多種3D打印類型進行技術(shù)性的選擇，根據(jù)各領(lǐng)域的產(chǎn)品傾向性而選擇合適的材料與技術(shù)，并將工業(yè)、藝術(shù)設(shè)計、服裝設(shè)計、教育等多領(lǐng)域進行產(chǎn)業(yè)融合，以推進3D打印技術(shù)的多樣化發(fā)展。依托3D打印公司與肇慶市內(nèi)的高等院校、研究所三方合作，形成技術(shù)的互融互通。以肇慶市智能制造研究院有限公司、廣東工商職業(yè)技術(shù)大學(xué)3D打印技術(shù)研究中心等為技術(shù)孵化平臺，以此為基礎(chǔ)形成產(chǎn)業(yè)內(nèi)協(xié)作。

5.2 突破發(fā)展環(huán)節(jié)

在3D技術(shù)開發(fā)的過程當中，主要圍繞三打印技術(shù)的材料使用、3D技術(shù)的選擇以及應(yīng)用范圍進行妥善研究。針對各個領(lǐng)域，選擇適應(yīng)領(lǐng)域產(chǎn)品特性的材料與技術(shù)。在材料選擇方面，金屬材料、高分子聚合物、陶瓷、尼龍等材料都可以作為打印的首選材料，能夠適應(yīng)多個領(lǐng)域。在技術(shù)的選擇上，F(xiàn)DM、SLA、SLS、LCD、MJP、MJF、DLP、BMD等技術(shù)都能夠滿足肇慶市多領(lǐng)域的3D產(chǎn)品打印。并通過Maya、犀牛、3dsmax、freeform、zbush、3D one、Creo、Solidworks等3D模型軟件進行創(chuàng)作，能夠切實地提高產(chǎn)品的打印速度與精密程度，進一步以3D打印為基礎(chǔ)，構(gòu)建設(shè)計、材料、設(shè)備，服務(wù)為一體的產(chǎn)業(yè)模式，并以此為基礎(chǔ)形成共享平臺進行資源技術(shù)的分享。

6 結(jié)束語

綜上所述，將3D打印技術(shù)與肇慶文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，利用制造業(yè)與信息技術(shù)的緊密結(jié)合，突出3D技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的優(yōu)勢地位。在此過程當中，需要注重3D打印技術(shù)選擇、材料質(zhì)量、材料成本等情況的考量。結(jié)合肇慶市實際情況，依托粵港澳大灣區(qū)背景的實際建設(shè)進行深度探究，結(jié)合實際教育環(huán)境、工業(yè)環(huán)境與設(shè)計能力，推動肇慶文化創(chuàng)意領(lǐng)域，把設(shè)計理念、工業(yè)發(fā)展，與3D技術(shù)結(jié)合進行產(chǎn)業(yè)優(yōu)化。以粵港澳大灣區(qū)建設(shè)為背景，利用3D打印技術(shù)進行肇慶市文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的推進與發(fā)展。