關于3D打印技術應用在環境藝術設計中的思考

摘 要：通過對3D打印技術原理與發展趨勢的介紹認識，從環境藝術設計專業的實際出發，結合案例，分析該項技術應用在環境藝術設計專業中的優點及重要性，進一步探討3D打印技術在環境藝術設計中未來的運用與發展。

關鍵詞：3D打印技術；環境藝術設計；運用與發展

一、3D打印技術原理與發展趨勢

3D打印技術，是一種快速成型的新型技術，先通過專業3D掃描儀掃描實物或者用計算機輔助軟件設計制作三維模型，再將建好的三維模型分區成逐層的截面，即切片，然后指導裝有液體或者粉末等膠合材料機逐層打?。ㄆ渲写蛴〉牟牧?，可以由塑料、陶瓷、玻璃、砂礫甚至是金屬等原材料，融化成液體或者粉碎成粉末膠合），最終把計算機上的藍圖變成實體。3D打印技術的理念有別于傳統的“刪減型制造”，即在原材料上進行切割、腐蝕、磨削等辦法，去除多余細節，得到零部件，再以拼裝或者焊接等方法組合完成最終產品。3D打印是“增材制造”，無需原胚和模具，可直接根據計算機模型數據，通過增加材料的方法生成任意形狀的實物，不但簡化了生產的制造程序、縮短研制周期，還提高了效率、降低成本。前期，在工業設計領域中常常被用來模具、模型制造，后逐漸用來直接制造成各種產品。現在該技術被廣泛應用到航空航天、軍工裝備、建筑工程、工業設計、藝術設計、牙科醫療行業、時裝、珠寶、鞋類、教育等各行業領域當中。

近20年來，3D打印技術取得了飛速的發展。美國《時代周刊》甚至將3D打印產業列為“2012年美國十大增長最快的工業”。美國把3D打印賦予制造業復興的重任，美國總統巴拉克·奧巴馬在國情咨文演講中強調了3D打印技術的重要性，將推動3D打印產業的發展。在2014上海國際3D打印智造展覽會上，3D打印技術被賦予“具有工業革命意義的制造技術” 。專業人士認為，在國家的“十二五”規劃和傾向“高新尖”產業方針的背景下，3D打印產業將迎來巨大的發展機遇，預計未來將出現井噴式的發展。

二、環境藝術設計

環境藝術設計，是一門綜合的專業學科，主要包括室內空間設計與景觀規劃設計。涉及美術、人體工程學、雕塑、建筑基礎知識、家具設計、裝飾文化、園林藝術、色彩心理學、材料學、軟件操作、模型制作等多個領域。高校培養的未來環境藝術設計師將來能從事室內裝潢藝術設計、景觀藝術設計、建筑規劃設計、園林設計以及施工技術與管理等，是技術性人才。在環境藝術設計中，小到燈具的創意設計，大到某個城市的整體景觀規劃設計，都是環境藝術設計師要面對的工作，因此，不但要求他們必須有很高的藝術素養、豐富的知識，更要求他們要有極強的動手操作能力。自改革開放以來，隨著形勢的發展，我國城市化速度加快，規模也不斷地擴大，而對室內設計與景觀設計的人才需求度也逐年上升。

三、3D打印技術在環境藝術設計中的運用

隨著科技的發展，3D打印技術的廣泛被運用，環境藝術設計師們也在充分利用該項技術不斷地探索創新設計。其中，3D打印材料的多樣性、環保、可循環利用等特點都給環境藝術設計提供了很大的技術支持，通過3D打印模型來完成他們的設計作品，不再讓天馬行空的創新思維受限制，而且高質量、精細以及精確的3D模型能幫助設計師設計工期縮短，也能使設計師與客戶更直接地進行交流創意想法，避免浪費不必要的時間和精力。

下面用一些實際案例分析3D打印技術在環境藝術設計中的運用：

1、由美國設計事務所Nervous System設計，運用粉末狀塑料等可粘合材質，通過3D打印而成的一組燈具，別具特色。該組燈具的設計，來源于葉脈形成的方式和過程，葉脈之間相互連接或交錯，連為一體，當打開燈時，枝葉狀的光影將投射在墻壁和天花板上，讓人感覺猶如身處夢幻的樹林中，前衛又浪漫，給室內裝飾設計增添了另一種創新手法。

2、荷蘭設計師Dirk Vander Kooij（德克·范德· 基科艾）最為著名的設計作品——“無盡流淌”（Endless Flow）系列，準確地傳達出德克家具設計的核心特點，他設計的桌面和座椅有如無限循環的線條，在空間中流淌出屬于自己的造型美感。該系列的原材料采用廢棄冰箱的內槽，其色彩多為白色，易于染色，給3D打印出來形成的紋理增添色彩層次，視覺效果更加顯著。

3、3D Printer 打造完整居住空間《Habitat imprimé》

設計Fran ois Brument 和 Sonia Laugier ，以一種全新的思維方式突破了傳統的室內設計，充分考究空間利用率與家具使用功能緊密結合的形式，設計出多變的墻壁厚度，通過塑料、混凝土與砂石等薄層原料的疊加，打造出一個可自行定義、調節的空間布局?！癏abitat imprimé”包含了臥室、浴室與更衣室，面積僅15 平方公尺，一個完整的居住單元就此成形，對于我國高房價、低收入又單身的諸多現狀，這種居住單元也許成為未來單身公寓設計的另一種發展可能。

4、2014年3月，前所未見的3D打印花園的展覽品——miniature在倫敦市中心的Strand Gallery展出，來自的英國、澳大利亞以及韓國的設計師在這里展示他們的創造， 整個園林都是用3D打印的，他們想要通過3D打印的這個媒介尋找試驗和探索創新的設計。突破了傳統手工制作模型的形式，能讓一些用手工沒辦法完成的曲面設計模型變成現實，如人物造型、燈具、景觀小品、雕塑等等。

5、2014年初，中國南京博物館與荷蘭De Nieuwe Kerk博物館合作，以1：300的比例在荷蘭阿姆斯特丹運用3D打印技術，建造了中國北京故宮的比例模型，再現了故宮的輝煌與獨特的建筑風格、景觀特色等。整個故宮模型打印過程在荷蘭De Nieuwe Kerk博物館中展示，參觀者們能夠清晰地看到3D打印機逐個打印出故宮的每一棟建筑，增加在模型沙盤上。3D打印技術讓一切不可能，變成了現實。

6、教育工作者也在不斷地對該項技術引起重視。在一些高校中已經為設計專業的實驗室配備3D 打印機，把3D打印相關技術融入到課程設計當中，而環境藝術設計課程多采用的是項目教學的模式，有了3D打印技術，通過對該技術功能的認知學習，掌握并能使用該技能后，讓學生主動參與到設計中來，親身體驗，把自己的設計轉化成為作品。與手工制作模型比較，3D打印可減少在制作過程中測量切割的誤差及安全問題，避免制作出來的作品粗糙，重要的是根據教師的指導意見，可隨時調整和改進，降低材料損耗，又可以及時地把理論知識轉化成實踐，避免浪費時間在無用工作上。同事在臺灣東南科技大學考察的時候，發現3D打印很是受環境藝術設計專業與建筑設計專業的學生歡迎，有了該項技術幫助他們學習，增強了他們的學習積極性與創新意識，更是增添了他們勇于嘗試的奮斗精神與信心。

四、述評與總結

通過前面大量的實例分析，都證明了3D打印技術確實給環境藝術設計行業帶來了很多好處，3D打印為設計師提供了一種與當下流行的3D效果圖及傳統的模型表現方式不同的、全新的操作模式。3D打印模型不僅是設計過程和項目施工過程中所用的工具，也可作最終的設計作品展示；3D打印的實物不僅可以單獨作為創意產品使用，也可以組合拼裝成大的建筑體等等。

環境藝術設計專業屬于創意型、由經驗積累產生的、隱形知識范疇的個性化勞動技能，不容易被傳授和被新技術所取代，而有較高的收益，人類就開始想辦法取代一部分個性化勞動技能。3D打印技術的出現，明證了這個事實，它加速了個性化制造時代的到來。從前面幾個案例分析，我們可以看到，3D打印給設計師帶來高效率、高質量的收獲，它已成為創意設計的一種輔助工具，用于減輕設計師的一部分勞動力，于此加快了個性化制造時代的到來。

從早期的純手繪制圖到CAD軟件制圖，從純手工制作模型到3D軟件制作模型，用軟件能替代的知識和能力都將會大幅度貶值，隨著3D打印技術的廣泛被運用及快速被更新，其成本價格也會隨著技術逐漸成熟、使用不斷普及而慢慢降低，社會各不同的使用群體將不斷擴大增加。

然而，任何事物都有它的兩面性。

1、3D打印技術雖然降低了設計師的勞動強度，當然也讓人產生擔憂，環境藝術設計行業未來的發展，這種個性化創意勞動會不會被取而代之，會不會有很多從事設計的人員失業？處于當今信息化、數字化時代，許多職業、專業會隨著科技的發展而消失，當然也會促進一些新生職業、行業的發展。然而，我們作為為人類創造舒適、環保、安全環境的技術者——環境藝術設計師，應緊隨時代的發展，接受新技術，積累新知識，更要不斷地提高自身的藝術素養，加上我們在設計過程中累積的隱性知識和創意能力，才能保證我們的不敗優勢。其中，個人的創意能力是無法被量化的，也就無法被變成軟件去批量化復制，這是我們未來能轉化為巨大精神和物質財富的源泉。

2、3D打印技術的創新對于整個世界有著非同凡響的重大意義，但是想要真正達到普及，依然存在著一個硬傷——昂貴的成本。對于環境藝術設計行業所需要的是具備較為專業、精密大型的3D打印機，價格至少在14900美元至60000美元上下；此外，3D打印技術會對版權專利引來爭議，需要更加完善的法律法規在規范，市場才能正常運轉

總之，3D打印技術的飛速發展，更多是收益于各行業個領域的，環境藝術設計也不例外，設計師們應該抓住這樣的機遇，建立一支龐大的設計精英團隊，跟隨時代的發展，不斷成長壯大。

作者簡介：

陳娜芳，廈門軟件職業技術學院藝術設計系教師。