逆向工程與3D打印技術在坭興陶產業中的應用

龍燕燕

摘? 要：坭興陶產業是廣西欽州的文化支柱產業，產業的繼承與發展對欽州有著重要的意義。文章在分析逆向工程關鍵技術要素的基礎上，闡述了逆向工程與3D打印技術在坭興陶產品保護中的應用，在坭興陶產品再開發中的應用，以期為坭興陶產業的繼承與發展提供新思路。

關鍵詞：逆向工程;3D打印技術;坭興陶

中圖分類號：TP391.7 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）31-0171-02

Abstract： Nixing pottery industry is the pillar industry of culture in Qinzhou， Guangxi province. The inheritance and development of industry is of great significance to Qinzhou. Based on the analysis of the key technical elements of reverse engineering， this paper expounds the application of reverse engineering and 3D printing technology in the protection of Nixing pottery products， and the application in the re-development of nixing pottery products， in order to provide new ideas for the inheritance and development of nixing pottery industry.

Keywords： reverse engineering; 3D printing technology; Nixing pottery

近年來隨著坭興陶產業的蓬勃發展，市場對坭興陶產品的創新設計及開發周期提出了新的要求，逆向工程也稱為反求工程，它是指用一定的測量手段對實物進行測量，根據測量數據通過三維幾何建模的方法重構實物CAD模型，重現產品原型或再開發出更高級同類產品的一種方法。3D打印技術是一種“材料堆積”的快速成型技術，它可實現產品從虛擬模型到物理模型的快速轉換，可直觀地檢驗產品的設計效果。應用逆向工程與3D打印技術可縮短產品的開發周期，降低產品的設計成品，從而更好地滿足市場經濟的發展需求。

1 坭興陶產業

坭興陶地處廣西欽州市，屬我國的四大名陶之一，有著豐富的歷史底蘊和明顯的地域風情，其發展至今已經形成了具有獨特內涵的坭興陶文化，它不僅反映了欽州的文化地理、文化底蘊及文化變遷，更體現了欽州人民的精神追求、價值取向及審美情趣。

傳統的坭興陶工藝流程可分為：選泥、風化、按配方入球、壓濾、練泥、陳腐、拉坯、修坯、裝飾、燒窯、打磨、拋光等12道工序。光滑圓潤、造型古樸、精美的雕刻工藝和神奇的窯變是其主要特色。坭興陶產業不同于普通意義上一般的陶器產業，其是地方精神文化的象征，故坭興陶產業的繼承與發展其實是一種文化的繼承與發展。

2 逆向工程技術

2.1 逆向工程技術的概念

傳統產品的設計是采用正向設計，其一般需要經過產品市場資訊調研，概念設計，設計方案確定，三維效果圖設計，結構設計及工程圖樣繪制，樣機模型制作六大步驟，在此過程中創新是核心要素，但其生產周期長，投入成本大，隨著市場經濟的快速發展，漸漸滿足不了產品快速開發的需要。逆向工程技術正是相對于正向設計的概念提出來的，它是借助于先進的技術設備及軟件，掃描現有的物理模型來獲取點云數據，通過軟件處理從而重現產品CAD三維模型的過程，在此過程中可實現產品的復制與重現，也可根據需要實現對產品的創新與再開發，從而制造出更高端的同類產品。通過應用逆向工程可實現產品的再次開發，在此過程中創新仍是其核心要素，但它縮短了產品的開發周期，降低了產品的開發成本，實現了產品的再創造。隨著逆向工程的快速發展，目前逆向工程已經應用于工業設計、機械制造、考古、醫療、生活服務等行業。

2.2 逆向工程的關鍵技術

逆向工程的實施步驟分為：對產品原型進行三維掃描獲取點云數據，對點云數據進行處理，曲面構建、實體建模、CAE分析，并根據CAE分析的結果優化實體模型。在此過程中獲取點云數據，點云數據處理，實體建模是技術的關鍵。

點云數據是產品的原始數據，是逆向工程的第一步，常用的三維掃描設備是三坐標測量機，按與物體的接觸形式又分為接觸式與非接觸式，對于簡單的零件可直接進行掃描，對于復雜的零件需對產品的表面進行處理，并在其表面取一系列的參考點，此外掃描過程中需對掃描精度、掃描距離、掃描傾角進行嚴格的控制。

點云數據的處理是為了獲得高質量的數據，為后續的建模提供有力的支撐，通常包含對點云數據的去雜降噪處理，復雜模型還需進行點的擬合。

實體建模是重構產品CAD三維模型的關鍵一步，面對外形存在缺失，掃描數據不完整的產品，實體建模時需對模型進行修復，面對需進行更高級創新開發的產品，實體建模時需對模型進行二次創造。

3 逆向工程與3D打印技術在坭興陶產業中的應用

將逆向工程技術與3D打印技術引進到坭興陶傳統設計過程中，將為坭興陶產業的繼承與發展提供新的方向，為坭興陶產業的革新提供新的技術支撐，將促使坭興陶文化的繼承與發展向數學化方向的轉變，從而更好地滿足新時代的發展需要。

3.1 逆向工程與3D打印技術在坭興陶產品保護中的應用

坭興陶的發展并非一帆風順，其發展歷程充滿著曲折，由于強國的入侵，坭興陶產業曾瀕臨絕境，新中國成立后，坭興陶產業在政府的支持下得到了迅速的恢復，但市場經濟的出現又使其陷入了低谷，直到2000年才又重新開始煥發了新的生機，直至現在的蓬勃發展。在這一發展的進程中，很多優秀的坭興陶作品消失在了歷史的長河中，幸存的一些優秀作品隨著時光的流逝也不可避免地出現了劣化，再加上早年受到科技的限制，一些優秀的工藝作品沒有形成相關的設計圖紙，這些都阻礙著坭興陶產業的繼承與發展，不利于坭興陶產品的保護。

應用逆向工程技術，運用三維掃描設備，CAD/CAM軟件，將優秀的坭興陶作品通過3D掃描，逆向曲面重構，完成數字化建模，可以得到坭興陶器型的數字化三維數據，這些三維數據可實現對坭興陶作品低成本的永久保存。針對由于歷史原因已經有所殘缺的作品，設計人員可使用逆向工程技術對殘缺部分進行補全修復，在虛擬中重現產品的三維模型，再通過3D打印技術代替傳統的手工制模過程，可快速地恢復歷史作品的舊貌，重現歷史作品的風采，有利于對坭興陶產品的保護，有利于坭興陶產業的繼承與發展。

3.2 逆向工程與3D打印技術在坭興陶產品再開發中的應用

坭興陶產品傳統的制造過程屬于正向設計，前期常常是創造團隊根據自己的理念來進行造型上的概念設計，再通過一系列的工藝流程將其變成現實的產品，最后再進入到市場中，這一過程是一種典型的單向設計過程，與市場之間缺少即時的互動與反饋，且生產周期長，這必將成為坭興陶產業的壯大發展的瓶頸。

引入逆向工程思維，坭興陶設計人員可根據市場上受歡迎，得到大眾認可的優秀作品，構建整個作品的三維模型，并以此為基礎從中尋找新的設計概念、新的設計方法、新的功能需求、新的外形創造，甚至新的工藝，完成對產品的二次開發。根據二次開發的三維模型，運用3D陶瓷打印技術，可獲得二次開發作品的真實樣品，根據這一真實樣品的展示，設計者可更好地與同行之間進行交流，可即時地獲得未來用戶的評價與反饋，從而更精準地定位設計方案，更快更好地優化設計，完善作品。

4 結束語

坭興陶傳統工藝設計流程是一個從零開始的過程，是一個從無到有的過程，其設計形狀是變化的，不可預測的，其設計過程是需要進行多次實驗的。通過應用逆向工程技術，設計者可在作品制造前完整地構建出其虛擬三維模型，通過應用3D打印技術，可呈現作品的真實樣件。其在對坭興陶優秀作品的保護中，在加快坭興陶產品的再開發中，在縮短坭興陶產品的生產周期中有著非常重要的意義，有利于坭興陶產業的繼承與發展，有利于坭興陶文化的繼承與發展。

參考文獻：

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