基于3D打印的現(xiàn)代首飾產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究

胡玉平，張賢富

（邵陽(yáng)學(xué)院藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，湖南邵陽(yáng) 422000）

3D 打印越來(lái)越接近普通人的生活，在消費(fèi)品、電子產(chǎn)品甚至服裝服飾都可以用3D 打印技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而在珠寶首飾行業(yè)，該技術(shù)運(yùn)用得更為成熟。許多珠寶首飾企業(yè)大量引入3D 打印技術(shù)來(lái)滿足需求越來(lái)越強(qiáng)勁的大眾消費(fèi)者對(duì)個(gè)性化定制首飾的需求。荷蘭設(shè)計(jì)師在接受《雜志》采訪時(shí)說(shuō)：“3D 打印技術(shù)將走進(jìn)千家萬(wàn)戶，改變?nèi)藗冏鳛橄M(fèi)者的角色。”麥肯錫公司在一份名為《一個(gè)多樣化的未來(lái)：2020 年的珠寶行業(yè)（A Multifaceted Future:The Jewelry Industry in 2020）》的報(bào)告中講道：“用3D 打印進(jìn)行個(gè)性化在線定制首飾將是以后首飾行業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。”

1 3D 打印在首飾產(chǎn)品行業(yè)的研究和運(yùn)用梳理

首飾行業(yè)的3D 打印發(fā)展主要在技術(shù)、軟件和材料三個(gè)方面：在技術(shù)層面，3D 打印主要包括熔融沉積造型、選擇性激光燒結(jié)、光固化立體造型、數(shù)字光處理，以及多材料噴射技術(shù)等；在軟件開(kāi)發(fā)方面，除法國(guó)3Design、美國(guó)Matrix，以及國(guó)內(nèi)香港研發(fā)的Jewel CAD 外，許多學(xué)者也投入了大量的精力來(lái)挖掘現(xiàn)有技術(shù)、設(shè)備的潛力，以獲得更好的打印效果；在材料方面，常規(guī)的樹(shù)脂、蠟已在業(yè)內(nèi)廣泛運(yùn)用，貴金屬打印也日趨完善。

而3D 打印技術(shù)在首飾設(shè)計(jì)制作方面的研究，學(xué)者們主要集中在四個(gè)方面。其一，從宏觀方面研究3D 打印對(duì)首飾制作工藝、前景等方面的影響[1]，分析3D 打印的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、局限和制約因素，探索3D 打印時(shí)代傳統(tǒng)首飾的發(fā)展出路，并進(jìn)行基于3D 打印的首飾個(gè)性化需求和批量生產(chǎn)之間矛盾的分析[2]。還有一些學(xué)者對(duì)3D 打印首飾產(chǎn)業(yè)的研究更為廣泛，包括：批量生產(chǎn)首飾質(zhì)量、首飾定制市場(chǎng)、營(yíng)銷模式、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、消費(fèi)者審美等方面，研究3D 打印技術(shù)帶來(lái)的變化。其二，從設(shè)計(jì)方面研究3D 打印對(duì)傳統(tǒng)首飾行業(yè)的影響，探索3D 打印在復(fù)雜形體方面的表現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，深度挖掘3D 打印首飾的造型潛力[3]；其三，從技術(shù)方面探討3D 打印技術(shù)對(duì)首飾制作效率和質(zhì)量等方面的影響，以此促進(jìn)3D 打印技術(shù)的完善和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)整個(gè)行業(yè)的不斷精進(jìn)。其四，研究3D 打印發(fā)展趨勢(shì)，包括：工藝技術(shù)、設(shè)計(jì)理念、審美取向等[4]。

2 3D 打印首飾的基本步驟和方法

在現(xiàn)代首飾產(chǎn)業(yè)中，3D 打印的運(yùn)用主要分成兩個(gè)部分。其一是3D樹(shù)脂、蠟?zāi)４蛴。源舜鎮(zhèn)鹘y(tǒng)首飾行業(yè)的工業(yè)起模，即：用噴蠟3D 打印技術(shù)與石蠟鑄造技術(shù)相結(jié)合的模式（如圖1 所示）；其二是3D 金屬打印，一步到位直接打印首飾金屬。這兩種方法具有迭代關(guān)系，可以認(rèn)為3D 樹(shù)脂、蠟?zāi)４蛴∈墙饘俅蛴〉某跫?jí)形式，但這也是行業(yè)中運(yùn)用得最成熟的技術(shù)，而后一種則因?yàn)榧夹g(shù)、材料等方面的難度，現(xiàn)在還處于研究或者是小批量試驗(yàn)階段。

圖1 3D 打印首飾制作流程

3D 打印首飾過(guò)程的基本步驟主要包括以下內(nèi)容。

其一，數(shù)字模創(chuàng)建，即運(yùn)用常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)輔助軟件（JEWEL CAD、Rhino、3D design）等軟件將首飾創(chuàng)意轉(zhuǎn)化成數(shù)字模型，也可以通過(guò)3D 掃描將一些其他產(chǎn)品逆向成數(shù)字模型。

其二，文件轉(zhuǎn)化，將數(shù)字模型轉(zhuǎn)化成3D 打印機(jī)要求的STL（StereoLithography，立體光刻）文件（STL 文件是運(yùn)用多邊形來(lái)描述數(shù)字模型的立體信息），然后進(jìn)行切片處理。

其三，3D 打印生成樹(shù)脂、蠟?zāi)Ｐ汀?/p>

其四，將單個(gè)模型或者多個(gè)模型做成的蠟樹(shù)放進(jìn)裝有液體石膏的容器中，固化，得到石膏模具。

其五，倒模，將熔化的金屬液注入模具，待其硬化后開(kāi)模。

其六，將首飾拋光，鑲嵌。

3 3D 打印對(duì)首飾設(shè)計(jì)的影響

在傳統(tǒng)首飾制作中，設(shè)計(jì)師個(gè)人的制作技藝常會(huì)限制其設(shè)計(jì)作品的實(shí)現(xiàn)，而3D 打印則可以讓設(shè)計(jì)師盡情發(fā)揮，不受個(gè)人技藝的限制。因此，在設(shè)計(jì)層面，3D 打印技術(shù)可以激發(fā)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作靈感，解放創(chuàng)作禁錮，讓設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)天賦得到最大限度的展現(xiàn)，使一些在傳統(tǒng)制作中無(wú)法完成的創(chuàng)意成為了可能。在傳統(tǒng)首飾制作中，首飾制作工匠需要同時(shí)具備設(shè)計(jì)能力和加工技能，常常有許多設(shè)計(jì)師因此不能將自己的設(shè)計(jì)創(chuàng)意實(shí)物化，從而導(dǎo)致一些經(jīng)典的創(chuàng)意荒廢。再則，現(xiàn)在首飾產(chǎn)業(yè)化制造中常用澆注法，而這種方法限制了許多復(fù)雜的形態(tài)生成，因此3D 打印的出現(xiàn)徹底解決了設(shè)計(jì)師的后顧之憂，將自己的所有精力花費(fèi)在創(chuàng)意生成上。

3.1 對(duì)復(fù)雜自然形態(tài)的自由表現(xiàn)

黑格爾說(shuō)過(guò)“存在就是合理的”，自然形態(tài)都是經(jīng)過(guò)千百年的自然選擇后留下的最適合環(huán)境的形態(tài)，無(wú)論是水中各種魚(yú)類、地上走獸、空中飛禽，甚至包括自然界一草一木，都是最完美的形態(tài)，因?yàn)椴煌昝赖亩急蛔匀贿x擇淘汰了。

在首飾設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師經(jīng)常向自然尋找靈感，而自然形態(tài)很多都較為復(fù)雜，這在傳統(tǒng)首飾制作中具有較高的表現(xiàn)難度，其最大的問(wèn)題就是能設(shè)計(jì)卻不能生產(chǎn)，若想工業(yè)化批量生產(chǎn)就更困難了，這就會(huì)導(dǎo)致一部分人在設(shè)計(jì)中向制作妥協(xié)，致使一些本可以很經(jīng)典的設(shè)計(jì)方案胎死腹中。但是3D 打印可以完美地解決這個(gè)問(wèn)題，讓設(shè)計(jì)師沒(méi)有后顧之憂，將全部注意力都集中在對(duì)創(chuàng)意的完善方面。如圖2 所示，作品展現(xiàn)植物的自然形態(tài)，從整體創(chuàng)意上來(lái)說(shuō)，這是很完美的一次展現(xiàn)，但是細(xì)看作品的各個(gè)部分，它們?cè)陂_(kāi)模的時(shí)候卻會(huì)出現(xiàn)巨大的困難，因此，3D 打印是一個(gè)上佳的實(shí)現(xiàn)方法。

圖2 自然形態(tài)首飾

3.2 對(duì)非秩序形態(tài)的自由表達(dá)

非秩序形態(tài)是與傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)的機(jī)械形態(tài)相對(duì)應(yīng)，非秩序形態(tài)以偶然、不規(guī)則、無(wú)規(guī)律為關(guān)鍵詞，這在形態(tài)的表現(xiàn)上體現(xiàn)為“隨意”，這種形態(tài)的美感也體現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品幾何化特征的對(duì)立面，這種形態(tài)比上述復(fù)雜自然形態(tài)首飾的開(kāi)模難度更大。因此在傳統(tǒng)制作中實(shí)現(xiàn)難度也較大，市面上也少見(jiàn)。如圖3 所示，其首飾形態(tài)不規(guī)則，如果在傳統(tǒng)澆注工藝下，需要經(jīng)過(guò)多個(gè)分模，然后拼接，工序復(fù)雜，產(chǎn)業(yè)化難度大，但是在3D打印技術(shù)下（3D 金屬打印，或者本身材料打印，而不是蠟、樹(shù)脂打印+澆注），這一切都不會(huì)成為問(wèn)題。

圖3 非秩序形態(tài)首飾

3.3 對(duì)過(guò)程形態(tài)的自由展現(xiàn)

3D 打印還可以實(shí)現(xiàn)一些偶然形態(tài)，或者是形態(tài)發(fā)生變化的過(guò)程，通過(guò)將變化過(guò)程放慢，進(jìn)行單幀處理，將每一個(gè)單幀融合在一起，形成一個(gè)完整的過(guò)程形態(tài)，體現(xiàn)過(guò)程美。國(guó)外一些藝術(shù)家已實(shí)踐過(guò)這種處理方式，并取得了比較滿意的成果，如英國(guó)Geoffrey Mann 對(duì)飛蛾飛行“軌跡”這個(gè)過(guò)程的體現(xiàn)，就是將飛蛾飛行“時(shí)間”固化，并進(jìn)行三維空間表達(dá)的過(guò)程，并最終借助3D 打印將這過(guò)程物化為藝術(shù)作品[5]。

4 3D 打印首飾的繼續(xù)發(fā)展

4.1 3D 打印技術(shù)更精進(jìn)

根據(jù)現(xiàn)在的情況看，3D 打印在首飾行業(yè)發(fā)展得最成熟的是用來(lái)打印樹(shù)脂、蠟?zāi)＃源舜媸止ふ{(diào)蠟，從而實(shí)現(xiàn)效率的提升和質(zhì)量的提高。然而這僅僅是該技術(shù)在行業(yè)發(fā)展的階段性成果，其終點(diǎn)應(yīng)該是直接成型，直接面向市場(chǎng)，面向消費(fèi)者。但由于技術(shù)原因，現(xiàn)在很多方面有待繼續(xù)發(fā)展，主要包括：其一，材料問(wèn)題，現(xiàn)在3D 打印技術(shù)沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)對(duì)所有的材料都有效，即使能進(jìn)行3D 直接打印的，從設(shè)備制造、材料、價(jià)格等方面來(lái)看，也并不適合商業(yè)化，如黃金首飾打印；其次，速度問(wèn)題，現(xiàn)在無(wú)論是什么首飾材料的打印，即使是一個(gè)小小物件，動(dòng)輒也是幾十個(gè)小時(shí)，毫無(wú)疑問(wèn)這并非商業(yè)化所需要的，但大幅度提升速度一定是3D 打印的未來(lái)發(fā)展方向。

4.2 個(gè)性化定制將會(huì)成主流

在3D 打印后續(xù)的發(fā)展中，隨著打印速度的提升，當(dāng)速度達(dá)到“立等可取”的程度后，個(gè)性化定制將變得更受歡迎甚至成為主流。個(gè)性化定制的流行除了人們審美需求的提高以外，技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是基礎(chǔ)，從而導(dǎo)致個(gè)性化首飾的價(jià)格大幅度降低，使這種以前富人們的專利變成了普通人也能享受的權(quán)利。

4.3 首飾設(shè)計(jì)人員的知識(shí)更加多元化

3D 打印技術(shù)的成熟會(huì)使打印的速度符合商業(yè)化需求，首飾制作與消費(fèi)者的距離大幅度縮短，甚至面對(duì)面。為了得到更加個(gè)性化的首飾，消費(fèi)者將最大限度地參與到首飾設(shè)計(jì)中，將自己的審美需求訴諸設(shè)計(jì)人員，因此設(shè)計(jì)師的主要工作除了提供設(shè)計(jì)創(chuàng)意之外，還要提供服飾搭配等咨詢工作，根據(jù)消費(fèi)者個(gè)人特征，如身高、體型、胖瘦、膚色等提供給消費(fèi)者更加合理的首飾搭配，因此設(shè)計(jì)師在知識(shí)儲(chǔ)備方面就更加多元化。

5 結(jié)論

3D 打印技術(shù)對(duì)現(xiàn)代首飾的發(fā)展產(chǎn)生了重大的影響，無(wú)論是對(duì)首飾產(chǎn)業(yè)，還是人們的消費(fèi)習(xí)慣，甚至首飾消費(fèi)市場(chǎng)，都毫無(wú)例外，其中對(duì)首飾設(shè)計(jì)的影響最大。3D 打印技術(shù)不但解放了許多囿于制作工藝的禁錮的設(shè)計(jì)師，還拓展了設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思維，讓許多不能實(shí)現(xiàn)的首飾創(chuàng)意變成了現(xiàn)實(shí)，讓設(shè)計(jì)師可以最大限度地發(fā)揮他們的設(shè)計(jì)天賦。