設計熱點|3D打印技術對設計的影響

3D打印技術出現的背景

◾3D打印概念可以追溯到1970年代,實際開始於1980年,由美國提出。2009年,FDM專利進入大眾消費領域,這為FDM3D打印機的廣泛創新開辟新道路。隨著3D打印機價格的下降,越來越多的人開始關註3D打印技術。該技術是“第三次工業革命”的典型代表之一。近年來,隨著我國的科學技術水平不斷提升,同時,新興技術的研發實力不斷增強,在國傢提出2025智能制造的大背景下,3D打印技術日趨成熟。

什麼是3D打印技術

◾3D打印也被稱為3D打印技術即光固化3D打印技術,也稱為“增加制造材料”添加劑的制造工藝。3D打印與傳統的材料處理方法完全相反。 根據3DCAD模型的數據,采用逐層添加的材料制造方法。該三維實體模型的建立方法與相應的數學模型完全一致。其內容涉及3D打印技術,與印刷工藝、技術、設備類型、產品生命周期前端的“快速成型”以及整個生產周期的“快速成型”相關的所有APP應用。3D打印涉及CAD建模、激光、測量、接口軟件、材料、數控、精密機械等學科的集成。[1]

3D打印與服裝設計的結合

Iris van Herpen 2021 Spring/Summer

◾ 荷蘭時裝設計師Iris van Herpen,在2021年春夏的“Roots of Rebirth”(新生的根脈)高級時裝系列中,利用3D打印技術將Parley公司制成可再生的Ocean Plastic織物切成數千個精美的三邊形鑲嵌圖案,通過半透明的無縫漸變與皮膚形成瞭脆弱的共生關系。

◾此系列靈感來自生物學傢Merlin Sheldrake筆下的真菌,設計師用生機勃勃的根莖與真菌絲所編織的“木維網”,以感知在地底無限交織互動的生態系統為啟迪。該系列描述瞭這種纏繞的“生活面料”。每件服裝看不見的光影和色彩都與真菌的活動相呼應,在這種活動中,歐根紗被復雜地打褶成白色至鮮艷的琥珀色,從手工刺繡的緊身胸衣上分支出來形成分形網絡。精細邊緣的裁片和馬賽克3D繡在可擴展的花邊上,並激光切割以參數化方式展示纖維之間皮膚的細微之處。

3D打印技術與建築設計結合

3D打印——古建築復原

◾中國古建築結構十分復雜,所用材料特殊,受結構、地域因素,時間等方面的制約,導致古建築修補困難重重。如果單純依靠人工技術難以切實將損壞之處修復。伴隨3D打印技術的出現,開始將利用3D掃描技術運用在古建築修復工作中,它能夠完美復刻出古建築物的形態細節,將所需部分打印出來,精準地拼接至原建築結構中。

◾北京西直門是明清北京城內城九門之一,在1969年遭到拆除,它是最後一個罹(lí)難的城門。對於已經消失的重要歷史建築,原址重建幾乎不可能。因此,隨著虛擬仿真技術的發展,3D建築復原在一定程度上給予接受者一種獨特的視覺體驗。此次西直門復原中,設計師采用3D打印復原模型及木質鬥拱模型制作。城樓模型整體被分為10塊,分塊打印,整體拼合,最終實現各部分之間的無縫銜接,構造精細,共耗時300小時。

3D打印——中國首個混凝土農宅

中國首個3D打印混凝土農宅

◾中國首個3D打印混凝土農宅,是由清華大學建築學院徐衛國教授團隊自主研發,基於數字建築設計方法及機器人自控系統,將3D打印技術與特種混凝土材料技術相結合,是一種創新型房屋智能建造技術。房屋形態采用傳統窯洞形式,功能合理,外形美觀、結構牢固、綠色環保。建築外墻采用編織紋理作為裝飾,它與墻體一體化打印而成,墻體中央灌註保溫材料,形成裝飾、結構、保溫一體化的外墻體系。

3D打印——美國零號住宅

零號住宅

◾美國ICON公佈瞭最新的3D打印項目——零號住宅。它意在探索3D打印技術所能達到的建築學可能性,以“轉變房屋建造范式”的目標開發全新的設計語言。住宅的材料質感采用3D打印技術與傳統木材結合,創造瞭一個經典的設計。其3D打印的墻面由一種水泥基材料制成,可減緩熱傳遞,並取代多層級、階段性的傳統建造體系。同時,用鋼加固的彎曲墻壁旨在提高結構效率,圓角的設計有助於房屋內部流暢動線的營造。

3D打印技術與產品設計結合

◾3D打印工藝不同於傳統的加工方式,對於新的加工工藝,其產品設計也不同於傳統產品的設計,3D打印對產品結構更具包容性,可以加工更加復雜的產品。

Puddy 3D打印燈具

◾這款Puddy 3D打印燈具采用極簡設計,具有主體、可調節燈頭和燈罩。燈罩可根據其角度幫助引導光線。設計師考慮到用戶需求,采用更簡易的方法控制光的大小。Puddy朝上看,可獲得更明亮的光線。Puddy朝下看,可獲得更多的環境照明。燈罩會把任何直射的光線切割。Puddy燈具的審美和生產都是傳統與現代的結合,完全由6:4的聚乳酸和回收的木質顆粒組成的材料制成。

Loopop 交互式食品

◾Loopop 是一組交互式食品,采用計算思維及多材料3D打印進行原型設計。Loopop 提供瞭傳統棒棒糖的質感體驗和色彩,運用先進的數字技術重塑物理設計和用戶體驗。這個實驗體現瞭“illusory Material”的可能性,是一種通過透鏡狀3D打印創造動態觀看體驗的新材料組織。復雜的圖案、光折射的戲劇性充滿瞭“迷幻”效果。

3D打印的批量化

◾設計具有功能性、技術性、科學性等,當今社會,設計的科學性逐漸顯現。隨著經濟的發展,科技已經成為人類日常生活中不可缺少的部分。工業革命以來,機器替代人力。機器的普及與發展使得生產技術和社會結構產生瞭深刻變化,越來越多的產品能夠被大批量生產。而如今,科技與設計的結合更為緊密。3D打印被廣泛運用於設計的各個領域,並逐步實現批量化生產。

阿迪達斯和Carbon合作大批量生產運動鞋鞋底

◾2017年,阿迪達斯與Carbon合作,生產瞭10萬雙具有3D打印鞋底的Future Craft 4D運動鞋。通過使用Carbon的數字光合成技術,阿迪達斯能夠在19分鐘內打印出具有網格結構的鞋底。這種網格結構鞋底不僅能減輕鞋子的總重量還能提供更好的緩沖性和穩定性。數字光合成技術的生產速度要比采用光固化成型快100倍,這是實現工業化大批量生產的一個重要前提。2019年,阿迪達斯和Carbon年產量百萬雙的目標達成,每一季不斷推出新產品,價格也不斷地親民化。據國外機構調查顯示,鞋類3D打印將在未來10年內達到極大的市場規模,阿迪達斯、耐克、安德瑪、New Balance和銳步已成為該領域的佼佼者。

3D打印的可持續化

◾現代環境問題尤為突出,包括設計在內的人類自然和社會科學都被提出瞭環保要求,可持續化的設計應運而生,它正成為國際社會熱點。在保持自然與社會平衡發展的前提下,為推動社會的發展同時又推動工業的發展,3D打印與可持續化理念的結合,正符合當下經濟循環大背景,順應時代的變革。

wabo手板集合

wabo手板集合

◾Wabo是由3D打印原型產生的塑料廢料制成的手板集合。為保護海洋生態,解決流入海洋中的塑料垃圾,開始探索材料循環利用。雖然一些品牌致力於噱頭式的可持續實踐,但這種實踐更多地與營銷有關,而不是碳中和制造,但也有部分品牌學會如何從他們產生的塑料廢物中制造東西。多學科設計工作室Uido Design以其3D可打印產品設計目錄而聞名,其團隊正在對設計過程中產生的廢物采取措施。Uido Design將3D打印產生的塑料廢物粉碎成零碎的碎片,利用這些廢物為用戶創建手板,以駕馭海浪。

Resting Reefs(人工礁石系統) …

Resting Reef 人工礁石系統◾Resting Reefs是一個人工礁石系統,由已故親人的骨灰3D打印而成。這種方式是由皇傢藝術學院的畢業生Louise Lenborg Skajem和Aura Elena Murillo Pérez開發,以此來紀念我們逝去的親人,同時在這個過程中緩解再生瀕危的生態系統。Resting Reef是一系列使用3D技術由骨灰制成的人工礁石,標志著Lenborg Skajem和Murillo Pérez的研究達到高潮。

總結

◾3D打印機不僅能創造新物品,也可以用來為現存物件制作遺失或損毀元件的復制品。隨著3D打印技術和傳統工藝的完美結合,工業制造變得越來越簡單,越來越高效。它已經滲透至設計的各個領域中。但3D打印並不是唯一一項設計師們需要努力掌握的驚人科技,因為4D技術已經快要到來,麻省理工的科學傢們正在試驗可以根據環境改變形狀和其他特征的新材料。因此3D打印技術在未來的發展中有無限可能,需要設計師們共同探索、挖掘!

【參考文獻】

[1]《當前3D打印的現狀和未來前景》https://zhuanlan.zhihu.com/p/377877061?

[2] 劉臨安、趙燕鵬、郎世奇·3D打印技術支持下的西直門城樓建築復原[J]·遺產與研究保護

[3] 董林·3D打印技術在建築領域的應用[J].山東濰坊

[4]《3D打印工業設計產品,重新定義產品設計》https://zhuanlan.zhihu.com/p/436790715?

[5]《3D打印在建築中的應用》https://mp.weixin.qq.com/s/18roNC4WFZZCu8PUsXch7w

[6]《3D 打印技術,能否重塑住宅建築市場?》https://mp.weixin.qq.com/s/abiaLDKPsPzLgQdsnoJRKg

[7]來源於知乎https://zhuanlan.zhihu.com/p/572501044?

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