紫砂主人杯設計中基于NURBS建模的正向研發探究

（無錫工藝職業技術學院,江蘇宜興 214200）

一、紫砂主人杯設計現狀

（一）市場需求

中國的陶文化博大精深，各產區都有著各自的特色。江蘇宜興是我國重要的陶瓷產品生產地區之一，獨有的紫砂泥，配以傳統的紫砂技藝，使紫砂壺在茶文化中，展示著它重要的功能和審美作用。近些年來，在隨著人們生活水平的提高，飲茶意識也在逐步增長，而且對喝茶的品質也在慢慢提高，這使得紫砂茶器的產量也在逐步增大，而且不同的使用環境對茶器本身所賦予的內涵有了更深的映射，這就要求我們設計人員要站在用戶的角度，對茶具的設計提出新的構思。

在茶道中“主人杯”是一件重要的飲茶器皿，顧名思義它是主人專用的茶杯，也像是主人在茶席上的一張名片。因為紫砂泥本身富含的鐵、鈣、鉀、鎂等多種人體所需的微量元素，還可以中和水的pH酸堿度，吸附放射性元素，是其他材質的飲水器皿所不具備的。所以如今的市場需求也在不斷擴大，紫砂主人杯也出現了各式造型，各類裝飾手法，以滿足著不同消費人群的尋求。

（二）設計現狀

紫砂的器皿造型大概可以分為三個種類，第一個是幾何形體，第二個是自然形體，第三個為筋紋形體。紫砂制作方式基本以手工成型、注漿成型、機器壓制和拉坯成型四種方式為主。受到傳統造型和固定設計技藝的影響，紫砂器具的造型設計研發往往比較保守和緩慢，這樣使得市場上同質化產品越來越顯著，因為紫砂行業多以中小企業為主，這就導致企業在人才儲備，資金儲備、品牌建立等方面，或多或少會有點不足。在設計和生產上，當前主要是以手藝人為主，他們多以從事職業技術上的工作為主，大部分手藝人缺少系統的設計方面職業技術培訓，而是延續了“師傅帶徒弟”的傳統教學方式，雖然有利于技藝的傳授，但在藝術造詣方面有所缺失。設計性人才緊缺、行業產品造型設計進步很緩慢，這些都導致許多商家為了節約成本或縮短研發時間，而將市面上已有的暢銷品拿來后進行逆向的改制，適當修改細節，再用傳統的方式進行設計生產。這樣做雖然大大降低了設計研發的時間，但卻造成了市面上的同質化，其本質是一種逆向的抄襲，只將利益作為出發點，而沒有站在用戶的使用角度進行產品的創新，不利用紫砂行業的發展。

（三）正向研發

正向研發是一個從無到有的過程，是經過了調研，設計，制造一系列的過程，而得出的一個創新的產品，這本身就是一個需要付出大量時間和成本的過程，但它的好處就是你可以得到一個真正意義上的設計創新，慢慢形成自己的品牌形象，形成自己的產品系列化，會吸引喜歡這種差異化設計的粉絲，同時通過差異化的產品，達到規?；姆劢z相應，最終能夠反映到商業價值上。

紫砂主人杯的設計因其主要是尋求造型上的變化，正向研發會更有利于紫砂產品的創新，推動整個行業的進步，而在正向研發中設計是尤其重要的一環，是一個視覺化的過程，所以計算機軟件模擬造型是一個必要的輔助手段，這樣能大大地加快研發的速度。

二、NURBS曲線建模敘述

NURBS是Non-Uniform Ratinoal B-Splines的縮寫，它是利用三維模擬的造型方法來建立起曲面的物體，NURBS造型總是由曲線和曲面來定義的，基于這個特點，我們可以用它做出比較復雜且質量較高的特殊效果曲面。

NURBS相對于其他類型的建模軟件來說，需要先從建立曲線繪制，這樣可以將模型的外輪廓很好地呈現出來，整體的準確性也很高，可以建立起精度較高的陶瓷產品模型，方便后續的制作研發，再者NURBS建模系統中的建模工具非常豐富，它們可以建立各種幾何造型，形成各式各樣的曲面效果，能滿足用戶對于形體要求的建模任務。而且大部分NURBS建模軟件可以直接生成加工數據，將數據導入數控設備中，就可以直接加工出實體模型，方便陶瓷制品的后期制作，加快研發速度。

三、傳統紫砂造型設計和計算機輔助紫砂造型設計的方法比較

（一）傳統紫砂造型設計方法

1.概念定位：這是需要完成的第一步，在了解客戶需求和完成市場調研后，就要針對這些需求制定出翔實設計方案，形成文字總結，展現創意點，以滿足目標客戶的要求。

2.視覺化：方案確定后，開始繪制產品方案草圖，當草圖通過要求，就要繪制出精確的平面圖紙，制定出合適的工程圖紙，但是這種平面圖紙很難真實地表現出紫砂產品的設計效果，而且如果有修改和變動，就要重新地繪制，很費工時，效率低下。

3.模型制作：有了圖紙后，開始制作產品的立體效果，這種立體效果就是制作等比例的紫砂模型，而這種模型需要靠手工制作，往往時間較長，成本高，而且制作完成后很難進行大范圍的修改，模型的質量也有受人為手工技藝的影響，不一定能百分之百的還原圖紙的效果。紫砂產品的研發本身就是一個不斷重復，精益求精的過程，這樣就更加延長了產品設計的周期。

（二）計算機輔助紫砂造型設計方法

1.分析定位：根據圖紙，定位紫砂產品的形體特征，框架和結構線應該如何搭建，確定具體的比例和尺寸，然后要籌劃好建模的次序和步驟，保證建模順利進行。

2.建立模型，將紫砂產品的基本特征分析之后就可以利用計算機軟件的各類工具，完成基本造型的建立，如果產品有更加復雜的造型，可以利用高級建模技巧，繼續深化產品的細節，力求與圖紙的造型想法達到統一，因為模型呈現的是三維的效果，所以將紫砂產品的造型很直觀地展現出來，能夠再細節上更真實的反映產品地效果。

3.渲染實物，在完成實體建模后，可以利用相關的渲染軟件，將模型渲染成真實的效果圖，因為其材質效果逼真，可以使決策更加的直觀，評判方案是否可行，而且這個過程可以反復修改，直到達到合理為止。

4.模型打印，當建好模型后，就可以輸出加工文件，用現在成熟的3D打印技術，做出一個實物模型，這樣可以更加直觀地對紫砂方案進行評判，同時這個打印好的模型可以直接去翻制模具，方便后期進行實物的加工。

（三）計算機建模在紫砂產品造型設計中的優勢

隨著時代的發展，計算機輔助設計正影響著陶瓷設計的領域，而紫砂作為陶瓷材料的一個分支，亦需要這種輔助手段對其設計研發階段進行優化和變革，用數字建模的形式也是在進行設計思考的過程，這樣紫砂的設計研發過程可以更加可視化，也會給紫砂設計帶來全新的思考。

所以以NURBS原理為主的建模軟件，它可以將設計者的思想以視覺化的形式加以反映，比如在做一件紫砂產品之前，產品的造型及裝飾需要進行細致的構思，這時就需要很多設計圖紙將它定量化。但是如果有了三維軟件，就可以將這些二維的圖紙精確的轉化為三維模型，然后在利用渲染軟件給予其材質，環境，來得到產品效果圖。這種將設計師的創意想法，快速的轉變成視覺化的虛擬產品和環境，而且后期修改起來非常方便、快捷，是對傳統手工模型的創新，用數字化的方式提升了制作過程，將設計效率和質量有了很好的提升，縮短了設計周期，降低了產品的研發成本，提高了設計人員的效率，這樣可以合理利用設計去開發更多新產品和新工藝。

四、NURBS建模在紫砂主人杯的應用

紫砂主人杯基本功能是泡茶飲水，它的基本構成部分是杯口和杯身，雖然構成要素相對簡單，但是其造型可以千變萬化。在眾多NURBS曲線建模原理的軟件中，Rhino的NURBS相當穩定，建模工具較多，系統資源占用少，出錯率低，精度高，同時很容易上手，所以我們用Rhino的NURBS建模方式來舉例。

前期設計繪制好的草圖方案，方案有很多，需要通過建模效果進一步的驗證，對本次紫砂杯的建模總體思路是：用控制點曲線搭制好杯子的外輪廓，尺寸必須按1：1的進行繪制，然后以曲線生成曲面，之后再進行細節調整和倒角。

1.在工具欄中選擇控制點曲線，按照輔助線標注的尺寸，繪制杯型的曲線，用F10鍵打開曲面的控制點，進行杯身和杯口的調整，用偏移命令工具，偏移出杯身的厚度。

2.在頂視圖畫圓，用重建點工具，將控制點的數量增加到30個，然后隔一個點選一個，用平面縮放工具，以原點為縮放點，向里面縮放，完成杯身肌理的繪制，

3.使用雙軌工具，將所畫線生成曲面，用旋轉成型命令將杯身厚度和底部旋轉成型，利用倒角工具，將底部的邊緣倒角。

以上是利用NURBS建模的過程，熟悉這些命令組，并按照一定的要求使用，就可把其他方案依次建出來，這樣可以放在一起進行比較，如果覺得形體上有問題，可隨時修改，非常方便高效。接下來可以利用渲染軟件，查看其貼上真實材質后的情況，是否符合預想的效果，如果以上階段都以符合要求，便可將模型導出工程軟件，去打印3D模型，真實地去感受一下杯子是否好用，接下來就可以利用這個3D打印的模型杯當作模種去進行模具的翻制，制作出真正的紫砂主人杯。這就是一個完整的正向研發的過程，可以看出，利用計算機軟件的輔助，可以將紫砂的研發過程變得十分的高效便捷。

五、總結

NURBS建模工具，在工業設計領域有很廣泛的應用，但在傳統的紫砂行業鮮有涉及。通過本文的一些淺析，可以為紫砂行業帶來新的設計制作方法，進一步完善傳統制作流程，利用NURBS軟件正向研發，來實現數字化的造型方式，更方便，更實用，打破陶瓷手工設計者的原有思維，用數字化的成型方式啟迪設計者，獲取更多創作靈感，實現新的“工匠精神”。