數字化設計在家具專業教學中的應用

張宇佳

內容摘要：數字化設計能夠為家具專業的師生提供必要的工具手段，它具有便于創建和修改的優點，使設計創意得以快速準確的呈現，方便設計人員的觀察和改進，更能將相關數據導入制造設備，實現家具的快速生產;數字化設計還能為家具專業提供專業的展示功能，使學生對家具結構有直觀的了解。

關鍵詞：家具專業 生產制造 NURBS建模 數字化仿真

一.家具專業中的數字化設計

近年來，消費者的審美需求隨著生活水平的提高不斷攀升，而市場的消費需求又決定了其必須滿足工業批量生產的要求。因此，傳統的設計方法和手繪施工圖的做法已經不能完全滿足行業需求。在這樣的前提下，數字化設計作為一個新興而有效率的手段越來越受到業內人士的關注。其主要包括計算機輔助設計、制造、工藝設計、工程分析、產品數據管理等內容。縱觀如今國內大多數的家具專業教學，計算機的應用已日益普及，各高校相關專業均陸續開始計算機輔助設計課程。數字化設計課程則被泛指利用計算機及其相關數字化設備進行設計的學習課程。

二.數字化軟件建模在家具設計教學中的應用

在國外現代家具設計中，廣泛采用的電腦繪圖與加工方式有兩種：其一是，采用3Dmax建模及渲染制作效果圖。其二，利用基于AutoCAD平臺上的繪圖軟件進行立體建模。

3Dmax的常用思路是多邊形建模，即首先將設計創意通過工具創建成可編輯的多邊形對象，然后其進行編輯和修改和曲面化轉換。這種建模方法可以完成許多非常復雜的曲面模式，因此被廣泛應用于游戲和電影等CG行業。然而，這種多邊形建模思路的模糊性卻可能導致其尺寸上的不精確，這對家具設計可算一大弊端。當然，也可以先由AutoCAD進行平面尺寸圖的繪制，再導入3Dmax進行尺寸上的約束，然而這樣一來勢必延長設計師的操作時間。同時，3Dmax并不具備精確的工程圖出圖手段，一旦在3Dmax中建模完畢還要再次導入AutoCAD等軟件再次進行平面圖的繪制。因此，盡管多邊形建模思路能夠適應非常復雜的立體模型創建，卻并不是家具設計等行業的首選。

此時不得不提起目前市場上另一款常用建模軟件Rhino，與3Dmax不同，Rhino使用的是NURBS的建模思路。就是由曲線組成曲面，再有曲面組成立體模型，曲線有控制點可以控制曲線曲率、方向、長短。

三.數字化展示在家具設計教學中的應用

家具設計有別于純然藝術品的展示，不但需要從審美角度滿足消費者的需要，還要從人機尺寸出發，使產品符合工程力學和基本的標準化結構原理。因此，也要求專業從業人員對家具結構有基本了解。

傳統的家具設計培養方式是師徒作坊式，學徒在長期的實踐和觀察中掌握家具設計和生產的基本原理。到了近現代，學校教育將理論與實踐相結合，力圖培養能制作會設計的家具專業從業人才。然而，受諸多客觀條件所限，家具專業教學中往往存在實物資源不足的問題。以中國傳統明式家具為例，光常用榫卯結構就有三十三種之多。學校教學中，若以圖文釋義為教學手段，十分考驗教師的描述能力和學生的空間想象力，且效果也不理想。

因此，可以考慮將數字模型和仿真動畫導入教學。所謂數字模型即指，按實物大小等比創建的三維軟件虛擬模型，學生可以根據自己的需要局部放大、旋轉各處細節，觀察其組合方式、結構特點。為了實現該種展示手段，教師則必須選擇合理的軟件進行制作。軟件的選擇也必須符合幾個基本條件。首先，創建模型必須能夠保證尺寸精準。其次，能夠保證單體文件在多個圖檔中轉換自由，縮放精準。第三，在生成仿真軌跡時，也要能夠精確控制其路徑尺寸、角度以及旋轉方式。第四，修改、編輯方便。

四.數字化設計在家具專業軟件教學的實踐意義和總結

基礎的夯實離不開基本工具的掌握，家具專業應用軟件的選擇應該能夠體現其在設計、制造的實際環節所體現的便捷性。通過對多種應用軟件的研究，能夠從實踐角度提煉家具專業不同小方向的特殊性要求。對其應用軟件的選擇過程正是對專業方向的再思考，不同的地域特色和小專業方向都會對應用軟件提出不一樣的要求，從而使學生的設計思維、設計手段更符合特定點專業技能要求。倡導教學與實際設計生產相結合、以開發實際產品為目的的課程設計，能夠有效使課程服務于實踐，使數字化設計應用于設計和生產。而數字化的展示手段能夠將家具結構分解為幾何建模與功能約束、概念設計、剛度強度設計、工藝與造型設計四部分，將復雜系統的家具結構的一般規律化整為零，將關鍵部位的功能進行細節分解和展示，從而為專業的家具設計提供概念模型和理論依據。

本文為2013年度蘇州工藝美術職業技術學院教育教學研究課題（立項編號：1326）

（作者單位：蘇州市工藝美術職業技術學院）