3D打印工业产品中的视觉设计元素研究_朱姝.pdf

49大众文艺3D打印技术的出现，对工业设计的传统制造技术进行了扩容，传统的减材制造技术不再是创作的唯一手段，增材制造技术为工业设计产品的成型带来了新的可能。近十年来，随着3D打印技术材料和技术的不断优化，更是赋予了工业设计产品设计表达上的创新，给设计师和消费者带来了全新的审美体验，给行业的发展带来了新的范式。一、3D打印技术使设计突破了二维空间和三维空间之间的限制随着数字媒体技术的不断更新，Photoshop、Altair、3DS max、C4D等设计软件也不断地突破，是二维平面的设计难度不断的降低，在这些工业设计软件的支撑下，越来越多的平民参与到个性化的设计创作中，各种创意工业设计作品不断涌现。在新媒体技术的更新下，创意工业设计作品的精神内涵、人文理念、设计意识不断提升，设计的作品不断突破固有的模式，大胆的创造了未来世界的蓝图。但是由于设计理念和产品结构、产品成型技术之间的限制，很多工业设计理念只能存在于二维平面之上，作为概念设计图向观众展示未来的理念。但是由于3D打印材料和技术上的不断突破，很多工业设计上的创意概念设计突破了二维空间和三维空间的限制，由幻想转为现实，成了真实立体的产品出现在了公众的视野中。2022年出现的新型工业设计产品“力度分区筋膜球”，就是一种打破了二维、三维空间次元壁的产品。筋膜球是一种按摩身体使小面积肌肉放松的健身器材，原本使用网球的材料和制作工艺成型，但是由于材料的弹性问题和价格高昂等原因，被改良为目前可吸水性的筋膜球。现有市场上的筋膜球，一般采用硅胶、PET（热塑性弹性体材料）为主要的造型成分，帮助筋膜、肌肉等得到舒缓。而这种材料需要使用者控制其吸水性和弹性，才能达到良好的治疗效果，否则会适得其反。在3D打印技术出现之前，有很多运动爱好者对筋膜球的设计进行了畅想，设计了软硬结合、松紧有致的创意设计。但是由于制作工艺的束缚，目前主流的筋膜球依然以圆形或者有表面凸起的圆形造型为主，无法在减材制造的工艺下完成创意设计的实体化表达。随着3D打印技术的出现以及产品材料的更新，3D打印工艺使创意设计完美再现，已经打印出了以中空网格和实体凸起完美融合的筋膜球。这款3D打印呈现的工艺产品，不仅产品结构、模型、纹理、色彩等多方面的协调，而且功能性和效用性也得到了提升。3D打印筋膜球中空网格的自动恢复弹性，使用户不用再考虑原有材料的吸水性问题，避免了使用不当对身体的二次伤害，同时实体凸起的表面，也可以适应身体的不同部位，达到刺激肌肉恢复的目的。这种网格和实体完美融合的产品造型，打破了设计创意二维平面的限制，不仅使产品具有了视觉造型的美感，而且也有了具体的实用功效，突破了次元壁性质把精美的视觉设计由二维平面成功的带入了现实的三维空间。2022年我国资深工业3D打印工业产品中的视觉设计元素研究*朱 姝（广东技术师范大学,广东广州 510665）*基金项目：本作品为教育部人文社会科学研究一般项目成果，项目名称“3D 打印技术在工业设计专业中的应用研究”，项目编号：17YJC880144。摘要：随着3D打印技术的出现为工业设计产品的成型带来了新的可能，工业产品的视觉设计也突破了技术的禁锢，有了更广阔的艺术表达空间。文章从3D打印技术带来的设计突破出发，从二维空间和三维空间之间的限制突破、视觉设计和触觉设计之间的限制突破、视觉艺术美和功能实用性之间的限制突破、消费者和设计者之间的界限突破这四个方面深入地探讨了工业产品视觉设计的新方向、新趋势，以期对3D打印技术在工业设计领域的发展提出有益的建议。关键词：3D打印技术；工业设计；多样化；突破中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1007-5828(2023)13-0049-03DOI:10.20112/ki.ISSN1007-5828.2023.13.017美术与设计50大众文艺设计师霍彤女士为2022年冬奥会设计的飞舞“宝珠笔”获冈特兰堡设计奖。该产品参考了中国敦煌的飞天造型使用曲线设计，两个叶片曲线互相缠绕，共同托举起奥运精神。这款产品的设计造型炫酷，缠绕上升的叶片充满了舒展感、流动感，体现出了速度和力量的运动美。以往的传统工艺，很难打造出曲线流畅、毫无拼接感、造型具有动态美的三维实体。但是“我们结合了3D打印中的光固化SLA成型工艺，通过激光聚焦到目标树脂材料中，固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，层层叠加构成一个三维实体”1，使造型炫酷的宝珠笔不再是停留在二维设计平面中的创意，而是真实的出现在三维空间，将奥运精神真实立体地呈现在现实中。二、3D打印技术使设计突破了视觉设计和触觉设计之间的限制随着数字媒体时代的到来，多种媒介形态融合发展，文字、图像、影像、听觉等的综合刺激，给受众目前的视觉刺激带来了新的体验。设计也不再局限于对视觉效果的单一追求，而是对视觉、听觉融合体验，进行了多方面的尝试。“触觉是居于听觉以外最重要的通道，因此触觉成为塑造产品形态，实现产品功能的最佳节点”2，基于这一创作理念，视觉设计师把视觉和触觉的融合作为了突破的发力点。如热衷于服务残障人士的CuteCircuit设计公司研发了一款“声音衬衫”，通过传感器将音乐化为触感，让特殊人群可以体验音乐的美妙。但这一类型的产品都需要借助多种媒体设备，其独特的触感只能服务于部分特殊人群，无法让大众在便捷生活中体会到视觉设计和触觉设计的完美融合。随着3D打印技术的普及和材料造型技术的升级，让视觉之美和触觉之美在便捷的生活中有了呈现的可能性。2022年3D打印的无分模线的磁吸剃须刀问世，这一款大众实用性的产品，就兼顾了视觉和触觉之美。传统制造业技术设计的剃须刀，都逃离不了分模线的困扰，因为由减材制造工艺完成的模具，一般都由几部分拼接而成，接缝处无法做到100%的平滑，导致边缘处会有一些细微的凸起影响使用者的体验感，甚至部分分模不精致，会导致用户的触感伤害。所以这些分模造型，都对设计模型的分模线有严格的设计规定，不仅避免分模线对设计产品视觉造型的伤害，同时也增强用户的使用触感。传统工业的分模设计不仅限制了视觉设计造型之美，也限制了感官体验的舒适性，使得众多的工业设计产品只能停留在二维平面设计阶段。这款无分模线的磁吸剃须刀正是在3D打印技术的加持下，运用了磁吸技术，完全摒弃了分模线设计，打印出了艺术设计感和触感兼顾的手动剃须刀。该产品外观完全镂空，外形设计采用环形和菱形结合，环形呈现出360度的闭环，环形的闭合创造出了流畅的曲线，菱形棱角的镶嵌突出了男性的阳刚之力，使产品视觉设计兼具柔性和阳刚之美，极具亲和力，又具有时尚感，非常适合男性用户群体的视觉审美。最重要的是，该产品运用新的打印技术，规避了分模线规则对视觉造型美的伤害同时，也加强了用户的触感体验，完全没有连接凸起触感丝滑的工业产品，让用户的体验感得到了升级。研究表明，触觉不仅仅是人类认识社会、了解社会的媒介。在生活中“人们需要经常接触美丽的景物、悦耳的声音、美味的食品,宜人的气味以及可触知的爱。”3，触觉可以满足人类情感系统的需求，减缓生理、心理上的压力。无分模线的磁吸剃须刀打破了触感设计和视觉设计之间的限制，把两种感官相互勾连起来，为用户提供了通感的审美感受。钱钟书曾经说过：“颜色似乎会有温度，声音似乎会有形象，冷暖似乎会有重量，气味似乎会有体质。”4，可见对通感的审美追求也是人类共同的关注。3D打印技术在工业产品设计中的应用，不仅使用户的视觉美感被调动起来，更是把触感调动起来，将视觉美感扩大到触觉美感，通过视觉器官和触觉器官的交互作用，为客户带了独特的审美感受。这种多器官的通感审美，突破了视觉设计和触觉设计之间的限制，为工业产品的视觉设计提供了视觉、心理美的享受的双重可能。三、3D打印技术使设计突破了视觉艺术美和功能实用性之间的限制平衡产品设计的艺术美和实用性，一直是设计师的理想追求。实用性是消费者和设计师对产品的根本要求，一直以来实用为本是产品设计的落脚点。5但是随着人们物质生活的逐步提高，对审美的追求也日益提升，不仅需要产品具有实用的功能，也需要产品与艺术的表达和创新，为精神层面的满足提供一个突破口。传统的增材制造，限制了创意产品的艺术美的发挥，如何突破艺术美和实用性之间的鸿沟，成了设计师和生产者一直在突破的难题。2022年ZM设计工作室3D打印的Puddy灯具，就将视觉艺术之美和实用性之间的矛盾进行了完美的平衡。作为灯具，这款产品的根本是为消费者提供良好的照明，同时作为家居设计产品的一员，灯具也兼具着表达用户情感，提供审美愉悦的重任。传统的工艺会牺牲一定的视觉美，来提供最佳的视觉照明。但是ZM工作室设计了穿着披风的稻草人形象作为台灯的造型，将40%的研磨木材颗粒与可再生资源产生的生物塑料混合成特殊的打印材料，采用3D打印技术逐层打印出5个构成部件，最终用磁铁完成各个部分的组装。该工艺由于采用逐层打印增材制造技术，因而表面简洁、曲线流畅，完全没有螺丝或表面切割，这款台灯就像一个可爱的稻草人一样在床边守护着用户，给消费者带来宁静的田园静谧感，从形式上提升了台灯的审美表现力。视觉的美感和功能的实用性是工业产品设计的一体两面，视觉上的美能够满足消费者的精神需求，促使消费者产生的购买的欲望，从而达到售卖产品的目的；功能的实用性是为了更好地满足人们生活中的基本需求，是产品售卖的根本基础，一旦失去实用性，就失去了产品的基础价值。在传统工艺制造时期，功能的实用性和审美的趣味性的完美统一，一直是设计师追求的准则，但是由于工艺和材料的限制，趣味性的设计会让渡功能的实用性，一定程度上没得体验感有所减低。随着3D打印技术突破视觉设计艺术美和实用性之间的鸿沟，更多具有科幻感的创意设计越来美术与设计51大众文艺越多地出现在人们的日常生活中，将视觉之美和功能实用性完美融合。如2022年设计师Lukas Peet Design3D打印出的Scent Tray香炉盒产品，就采用了圆形分层空腔设计，兼顾了香炉的造型之美和使用便捷性。以往的香炉成型，也多采用圆形之美，但是由于材料和减材制造技术的限制，很难实现分层和倾斜性设计，使用中造型之美和便捷性很难统一。但是3D打印技术的出现，使曲线的流畅性和分层的可能性得以实现，因次造型前卫、功能实用、纹理清晰的香炉产品得以突破次元壁，进入用户的实体生活，将实用性和艺术美完美地进行了呈现。3D打印技术的继续发展，不仅会使小众用品越来越多的实体化出现在生活中，也会大规模的运用到汽车、航天等领域的工业产品造型中，使艺术之美、科技之美、功能的实用性完美地呈现在日常生活之中。四、3D打印技术使设计突破了消费者和设计者之间的界限消费者、设计者和工业产品的生产者之间的关系，一直是工业设计领域研究的重点。传统的工业产品生产中，强调消费者、设计者、产品制造者之间需要形成和谐的产业链。在产业链中，消费者产生需求、设计者接受需求进行创意性加工、厂家大批量生产并引领消费，已经成了稳定互融的三角关系。但是随着媒体技术的互融性发展，用户的个性化体验越来越成为主流的需求趋势，相较于70后用户，80后、90后、00后用户对产品的个性、潮流和品质的需求逐步提升，对同质化大批量生产的工业产品的需求逐步过渡到个性化、内涵化、个人化的产品设计需求。这一需求的产生，对工业产品的设计个性化、小批量生产提出了需求，但是与传统的生产工艺和方式都无法满足。3D打印技术的出现，打破了传统的工业设计模式，使消费者和设计者之间的限制被打破，为个性化、个人化、小规模生成线的形成提供了可能。2022年宜家推出了LAMTRAD系列3D打印装饰品，该系列共有10多款造型，接受用户的定制，打印饰品的价格在29.99欧到49.99欧之间。比较特别的是这款产品没有限定具体的功能，它们的功能取决于用户的定义。该产品采用PA12尼龙材料和SLS选择性激光烧结工艺，该工艺和材料1989年就已经被提出，目前已经相当成熟并应用广泛，其低廉的价格和成熟的工艺，是宜家个性化小批量生产的条件。宜家推出的此类首饰定制模式，已经将设计者和消费者的身份进行了尝试性的互融，设计者提供初步的模型设计款式，