基于3D打印技术在文创产品设计中开发应用

    孔毅

    

    

    

    摘要：近些年文创产品的设计与开发愈发单一化、同质化，如何做出既有文化特色又有造型特点的文创品亟待破题；文化创意产品的开发与设计是将不同主题文化的特征通过全面的调研收集，再进行演变、组织，形成符合自身文化特点和现代造型设计需求相结合的实用品。随着社会经济和科学技术的高速发展，产品在功能使用展示、造型审美、产品生命周期等方面通过设计师形成有效的组合，从而顺应时下社会的变化、到达不同消费者的需求和精神文化目标要求。本文主要就基于3D打印技术这种新型产品创新开发模式进行探究。阐述其发展及主要应用领域，运用对比分析的方法论述传统文创产品造型的设计开发模式的局限和3D打印技术下文创产品设计中开发应用的优势所在。而3D打印技术的出现将会给文创产品设计开发带来巨大的改变，也会为文创产品设计开发带来一个全新的发展机会。

    关键词：文创产品 3D打印技术 设计开发

    中圈分类号：J042 文献标识码：A

    文章编號：1003-0069（2017）05-0134-03

    引言

    文创产品设计开发制作流程较为细腻，需要将相关的文化内容系统地收集与整理，同时在设计造型转换上，需要准确地提炼出相关文化内涵的元素，结合产品的功能融合在一起，在设计过程中，个别文创产品的设计需要高超的技艺，并且制作周期较长，流畅也较为复杂。3D打印技术的出现为文创产品设计开发提供了一条全新的研究方式，打破传统文创产品开发的一些弊端和不足。3D打印技术更新了文创产品开发的流程从而简化产品设计开发中需要多种工艺流程，它让部分文创产品复杂的文化元素造型特征直接在电脑中CAD数字化生成，然后利用3D打印技术呈现出来，这使文创产品设计开发以全新的方式进行造型设计中的机会研究，让相关文化创意类产品开发有着更加广阔研究空间。3D打印技术在文创产品开发中的应用，降低了个别复杂造型设计在前期所需要投入的高额成本，缩短了产品开发所耗费的时间，打破了文创产品设计开发对创意的局限，为其开启了巨大的创意设计空间。

    一、文化创意产品设计市场的发展现状

    作为现代产品设计以功能表现主义和理性表现主义时代代表，注重功能并以功能特征去发挥形式表现；当然当主流在发展过程中，主流的设计师也在思考，功能主义的发展是产品带来了更多的冰冷感与单一感，抹杀了设计的特征，丧失了对传统的表现和民族地域的特色的表现，设计风格缺乏从人文情感和个性化方面的关注。因此随后文化类的创意产品孕育而生，其中心的思想就是一种情感的抒发，崇尚一种对不同文化地域特征的情感抒发，需要表达出具有人文情感和个性化的工业产品需求。文化创意产品主要是服务于消费者的产品，应该注重所体现的文化特征和艺术表现，这是购买者满足基本生活需求后的更高品位需求；在不同文化的文创品设计上应该注意对传统相关文化内涵的传承，同时结合时代的需求，树立全新的文化特征和品牌形象需求，通过产品表述出文化内涵，使之成为具有代表性的一种象征。有人比喻文创产品是一种文化的名片，其具有华丽典雅、有收藏与鉴赏价值；但它不是单纯的产品，其浓缩着文化特征和沉淀着对历史的记忆。现有文创产品市场存在着几个方面的问题：第一，品种单一；由于很多文化背景的历史辉煌和工艺娴熟，既是优势也是劣势，许多从事文创产品开发是企业和公司，固守以前的传统模式，在产品线上不愿意开发，一味地重复以前的产品线。第二，缺乏特色；文创品是冲动型的消费就像快餐样，购买者—方面是想开眼界长见识了解文化和工艺，另一方面通过购买文创品达到纪念的心理需要；不光是看见传统符号元素的表现，也希望在符合现如今的时代审美下的展现。第三，缺乏实用性；现如今的消费者不再是购买装饰意味的非实用品回家摆设，还需要一定的实用性，将现代技术和传统工艺有效结合起来表现；即买即用的文创品比较能满足消费者需求。伴随科技发展市场进入信息时代以来，以网络技术为基础和数字技术为代表的不同新技术的出现，正在影响着人类社会工作与生活的多方面。探索在信息社会下产品设计的模式应如何改变以适应时代的发展，以3D打印技术成为推动文创产品设计开发中的模式研究和机会研究，为文创产品的设计提供更多的视野和灵感。

    二、3D打印技术的发展及应用

    3D打印是经常能够听见的一种通俗化名称，其本质名称应该是增材制造技术。美国材料与试验协会将增材制造技术定义为：基于3D模型数据，采用与减式制造技术相反的逐层叠加的方式生产物品的过程，通常通过电脑控制将材料逐层叠加，最终将计算机上的三维模型变为立体实物，是大批量制造模式向个性化制造模式发展的引领技术。相对于传统大型的增材制造设备，3D打印概念着重体现了其设备的小型化、智能化及个人化特征（如图1）。经过多年来科学家的积极探索与研发，3D打印技术在打印原材料、打印精度、打印速度等方面都有较大幅度的提高，为其技术的普及化和易用化提供了技术支撑。

    （一）3D打印技术的应用领域

    伴随上世纪80年代后3D打印技术发展呈现出突飞猛进的势头，各项技术指标和技术瓶颈得以攻克。目前3D打印技术已经应用在我们日常生活中的各个领域，特别在机械制造、航空航天、军事、文化艺术与设计、医学美容等领域尤为突出。（如图2）在航空航天领域，东方气轮机厂利用金属3D打印机制作的空心涡轮叶片，无需铸型型芯和型壳的装配，保证相对精度、壁厚、位置精度，而且填补了国内的设计空白，不用再从日本进口涡轮叶片，节约成本支出。在文化艺术与设计领域，主要用于制作出相关文化内容的辅具进行研究，在设计造型中提供更多的可能性研究，用于辅助学生进行设计创新。在历史考古领域，则可用于复原历史仁的工艺品、古董，复制文物中的易碎品等。目前全球已有多家博物馆将3D打印技术应用在文物复制与教育活动，如四川的三星堆博物馆利用三维扫描技术和3D打印技术对三星堆相关文物进行保护性复制，同时还利用3D打印技术在博物馆类型题材的文创产品开发领域进行探索研究。因此，我们可以看见3D打印技术在不同领域为人类的生活工作提供了更多的可能性和发展性。

    （二）3D打印技术在设计领域的优势与特征

    众所周知传统的加工制造方式是减材制造，因此所带来了传统产品设计开发模式的局限性，自工业革命以后工场手工劳动的生产形势逐渐向大规模机械化的生产形式转变，长期占有主导地位的集中化生产模式，形成传统的产品开发模式，由具备专业素养的人士和团队去进行产品的开发、制造等一系列过程，使用者购买的产品均为流程完善的成熟产品。在这种模式下产生的产品，其产品信息的传播是单向性的。由研发人员站在不同使用者的角度发掘需求，研发出满足需求的不同产品，这一过程难免会主观化。再结合大众审美、市场捡择、销售渠道等因素的限制，总有一部分消费者的需求会被忽略；另外，传统产品设计开发模式所开发出的产品，因为概念定位偏差，或是解决方式不完善等因素，到达消费者手中产品并非完全符合消费者心意。而生产者因为要追求产品的市场利益最大化，所以不可能在短期内准确而完善的对其需求漏洞做出修正。因此消费者只能尴尬地“将就使用”这类产品。

    然而3D打印技术的发展与成熟，将打破这一传统模式的束縛，围绕3D打印技术周边将创建许多相关平台，在此基础上让大家都参与创新，全民共同协作。消费者可以从自身角度出发对产品理念进行界定，任意对产品进行设计和改良，让产品更符合自我的需求。伴随3D打印桌面数控技术的兴起（如图3），产品开发在地域、资源利用、制作方式上灵活多变，为产品设计开发提供了更多的优势。时下所倡导的工业4.0时代让产品设计出现了定制化、智能化、信息化的特性使其作为一种新兴的模型制作技术，被广泛运用。3D打印技术在产品设计开发设计过程中对模型制造、概念创新、协同合作和产品生产方式的影响，让3D打印技术符合时代发展潮流，能为工业设计带来新的设计可能性。首先在地域界限上，依托于互联网的3D打印技术生产，既具有本地化特点，表现在设计者可以随时运用身边任何一台3D打印机进行“数字化制造”，让制造存在于任何地点，从这个角度来说具有很强的地区适应性和灵活性。同时又具有全球化属性，通过互联网，产消者可以不受地点约束，自由支配任意地点的3D打印机执行制造任务；也能够迅速转移、分享或者进行跨区域分工协作的开发和制造，满足了更多的生产需求。其次在资源配置上，传统产品开发模式的制造者更多的是就近选择身边资源进行开发、生产活动，利用线下途径想要实现跨区域协作生产则执行过程繁杂，会增加时间成本和生产成本。从这角度来说传统开发模式限制了生产资源的多元化。而依托互联网的开源化产品开发模式具有相当高的灵活性，不管是从人力、技术，还是生产原料等方面都使得生产资源更加多元化。最后在制造方式上的优势特征，之前的设计开发过程是减材制造的过程，在生产过程中大量原料被浪费，传统制造模式采用的是开模制造工艺，由于开模技术限制，不是所有设计想法都能够被转化为实物产品；而模具开发的成本也十分昂贵，一般未达到一定规模的产品订单根本无法承担高昂的开模费用。而3D打印技术属于增材制造，所需原料只是减材制造的十分之一，这将大大降低产品的能耗。正因如此，我们看见了3D打印技术在设计领域中的优势，为设计提供了更多的可能性。

    三、3D打印技术在文创产品设计中的应用

    （一）3D打印技术下的文创产品造型研究

    产品设计师在对文创产品进行外观设计时，会根据主题文化特征、加工制造工艺及人文艺术的发展而更新创造；有时会出现某些设计造型因为加工制造不能达到而放弃，但随着3D打印技术的发展与应用，产品造型的可能性出现了多样性，生产制作方式已不再成为设计师想象力的束缚，就算外观形态更加复杂的产品通过利用3D打印技术都能够表现出来。设计师能够专注于产品形态创意和功能创新，即所谓“设计即生产”。产品造型设计将朝着多元化方向发展，充分体现在它的技术领域、经济领域、美学领域、人机环境领域等不同要素中，美学属性要素所占的比例得到提升，产品造型艺术化表现方式将逐渐流行，届时消费者对于产品造型的审美观也将随之发生改变。（如图4）所示，系列灯具产品可以实现个性化定制，其造型灵感来自于自然界的植物特征，产品是开发模式根据订单以最低成本设计，单件小批量产品的设计生产，可以跨过模具而在造型上产生多种和随意的变化，从而降低成本和突破传统密集型生产的束缚。3D打印技术为文创产品中各种不可能的造型提供了可能，设计师可以在设计过程中提出更多的造型创意去满足最终的设计需求。

    （二）3D打印技术下的文创产品全新体验

    在文创产品的设计开发中，有很多关于博物馆主题的文化类创意产品，在传统的设计开发过程中，出于对文物保护的需要，各博物馆展出的藏品大多只可远观，甚至还有一些珍贵的博物藏品由于保持要求严格或外出展览等原因，未能进行展出。如果利用3D打印技术复制出来的这些博物藏品，则能弥补这一遗憾。而且在相关文创产品的设计开发中，利用3D打印技术也为消费者提供了全新的体验方式，可以通过选择自己喜欢的文化符号元素，通过3D打印将其呈现到某一件产品上，满足了消费者把文化“带回家”的愿望，又在一定程度上加深了对文化的理解。（如图5），设计师在选取出喜欢的元素符号后，利用3D打印技术将造型应用在灯罩上，然后直接将产品打印呈现出来；（如图6），设计师利用肺的器官的形态特征进行的烟灰缸设计，配合色彩表现，向使用者直观传达吸烟有害健康，达到一定的警示教育意义。

    在文创产品的研发中可以考虑到这样一些特殊群体，如视力障碍者和一些未能亲临现场的消费者，都失去了近距离触摸优秀文化藏品的机会。那设计师可以在设计过程中提取出文化藏品的造型特征，然后利用这些造型特征设计出相应的文创产品，将这些通过3D打印出来，应用于为青少年或特殊群体开展的教育体验活动中。还可以带领大家通过组装的方式，了解这件打印出来的文创产品的每一个部分。像各类主题文化的博物馆，可以将自己馆内的藏品的建模文件开放下载，有3D打印机的其他博物馆甚至是个人，就可以做到足不出户，将藏品复制到世界上任意位置，供有需要的人们欣赏、学习。为我们的文创产品提供更多的可能性和更丰富的体验方式。

    四、3D打印技术在文创产品设计开发的展望

    新时代下设计理论与设计实践的研究在全世界都是一个有待突破的科研方向，我们的文创产品设计需要寻求不同的出路。将3D打印技术应用于文创产品设计开发中，能够给消费者提供更多的分享与认识以及全新的体验，借此拉近人与文化遗产，人与人之间的距离。只有让消费者对文创产品有兴趣才会有了解，在一定程度上有助于吸引大家去了解文化遗产背后的故事，提升人们的精神，提升对设计的品味。