3D打印技術在肇慶文化創意產業的應用研究

鄧云青,趙嘉莉,關志如，何燕芳

（廣東工商職業技術大學藝術學院，廣東肇慶 526000）

3D打印技術在當代各類技術盛行時期較為熱點，3D打印技術的信息化、高速成型化以及精準度高的特點都使它成為文化創意領域的佼佼者。并以此為基礎，探究3D打印技術在肇慶市未來文化產業的實際發展當中所起到的推進作用，切實強化藝術、技術、應用三方面結合產業結構的優化，進而實現資源共享。

1 3D打印技術的發展

3D打印技術出現在20世紀90年代中期，是一種快速成型裝置。3D打印技術在結構復雜的機械構建和個性化的產品設計應用范圍都極為廣泛。它區別于傳統的制造方式，其自身的優勢極為明顯，在醫學、飛機制造、藝術設計、建筑設計等領域的應用范圍都較為寬泛。最初3D打印技術是以1987年3D Systems公司創新出的3D打印設備為開端的。隨著3D打印產業的全面鋪開，3D打印市場所獲收益也逐年增高，中國的3D打印市場規模也逐年擴增，其增長速度高達49.1%。中國作為制造業的生產大國，3D打印技術的應用正隨著制造工藝不斷精良，產品設計不斷優化。國內關于3D打印技術的研究也趨于成熟，對于3D打印技術的分析也逐漸完善。例如全國機器人錦標賽等就是以3D打印技術為基礎進行的創新型文化創意產品。基于此，肇慶市在進行文化創意產業發展時，可多方借助國內現有的成功案例，以此為基礎，融入肇慶市自身在歷史文化優勢與地域等方面的優勢地位進行文化創意產業的推進與發展。

2 肇慶文化創意產品設計現狀分析

2.1 產品趨于同質化

肇慶的自然環境優美，對環境的保護做得比較好。從目前三次產業及產業結構的完整性來看，環保產業、節能產業和可再生資源產業發展不足，我市的產業技術進步情況和粵港澳大灣區的價值鏈分工整體技術水平低，高新技術企業發展不足。肇慶作為粵港澳大灣區的成員城市，跟進省級企業的3D打印行業的發展，在該領域上逐步發展是有必要的。從2016年人力資源社會保障局發布的工作通知中，提及了3D打印技術的教育問題，將3D打印普及到教育上的支持，為我國稱為創新型大國提供人才。并在2021年把增材制造技術納入了中國普通高等學校裝備制造大類專科專業。以廣東工商職業技術大學的3D打印技術中心為例，高校在3D打印技術中引進企業技術人員指導，緊跟技術發展現狀與跟新設備，承辦全國機器人錦標賽，為粵港澳大灣區服務，輸送人才與技術。肇慶的工業發展薄弱，對肇慶市文化創意產業的相關產品進行設計的過程當中，需要重視教育、藝術設計、服裝等領域進行3D技術的應用與推廣。

肇慶市端硯行業歷史久遠，其產業優勢也極為有利。以端硯來說，屬于減材工藝，硯石作為不可再生資源，雕刻工匠對石頭精雕細琢，大師的高超的雕刻技術能讓硯石發揮價值，稍有不慎則浪費原石造成資源浪費。從目前的端硯市場文化創意產品銷售狀況來看，高量的產出大部分出自學徒工之手，在雕琢時為了盡量避免由于圖案或設計內容不熟悉，采取固化的圖案設計進行雕刻，端硯出品穩定但設計形式單一，導致產品趨于同質化。3D打印技術屬于增材技術，如果端硯工匠能掌握一門三維制作軟件及三維掃描技術，在軟件中進行修改及創作，通過3D打印技術進行模型設計，將圖案以實物的形式進行轉換，從模型來落實設計，并提前給買家觀賞并根據買家的意見進行端硯的創作，預留工期進行創作，減少硯石的消耗情況，推進硯石雕刻圖案設計，促進端硯設計的創新，提高端硯的銷售額。這個方法是否可行，是近期中3D打印技術在端硯產業的應用中的重要研究。

2.2 品牌性薄弱

肇慶市對于文化創意產品的品牌形象沒有做進一步的推廣與完善，品牌形象是對一個團體或企業、地域的整體概述，能夠由此來反映該地區的特色文化產業。肇慶沒有持續對某一領域的文化產品進行著重推廣，市內各自的文創產品設計也沒有形成一體化的產業鏈，其設計研發的水平也良莠不齊。肇慶市內部品牌性較為薄弱，3D打印技術應用于文化創意產品當中，沒有發揮出創新優勢條件。無論是在文化創意產業、工藝模型的制作，藝術設計過程當中體現不了3D技術與文化創意產品相融合的品牌優勢。推進3D技術與文化創意產業相結合，依托粵港澳大灣區建設來推進肇慶市在文化創意產業方面的產值、突破口、資源共享的可行性，無法在短期內達到。目前肇慶開始在著手做了一系列的七星巖景色的冰淇淋,并通過視頻號等進行宣傳，是一個很亮眼的文創食品宣傳。

3 肇慶市3D打印技術面臨的問題

3.1 整個產業鏈還有待完善與發展

根據廣東省《3D打印產業人才發展狀況研究》報告不完全統計，廣東省注冊的3D打印企業超過500多家，市場規模達到50億元，從業人員超過5萬人。根據肇慶市統計的數據，3D打印模具開發和制造占我市3D打印產業的49.6%，文化創意及私人定制則占比22.3%。肇慶市在三打印領域的發展已逐步提高，但是在原料的選擇上還需要肇慶市加強對3D打印材料的概括性選擇，從金屬、高分子聚合物材料等材料體系當中，進行優勢材料選擇，盡可能地降低3D打印成本。依托國內現有的3D打印設計理論體系，優化自身的理論知識結構。就目前肇慶市3D打印產業的整體模式進行分析，在機器部件一體成型和高分子材料替代性設計等方面還沒有較為成熟的設計模式與產業鏈優化結構。

3.2 3D打印設備還需進一步發展

目前3D打印設備能夠進行較為復雜的結構模型打印，但相對于電腦端的設計成果而言，打印的成品精細度還未能達到更高要求。物體表面的質量較低，大多數3D打印方式的成型模式是由點到面，由面到體，通過反復耗材的堆積形成3D模型，效率較慢。此外，3D技術沒有進行普遍性的推廣，肇慶市3D打印模具產業的發展規模較慢，民用3D打印機沒有辦法滿足大批量，大體積的產品打印，更高水平的打印需要，只能選擇價格更為昂貴的3D打印機。同時，各種打印技術對于溫度、材料、設計模型的大小都有一定的要求，很難實現大批量的生產。3D打印設備還需要從材料客觀環境、打印的精細程度、打印產品的體積大小等方面入手，著重解決實際問題。

3.3 3D打印材料的開發還需加大力度

目前，廣東省在3D打印技術領域的發展速度較為可觀，政府也較為支持該領域的不斷向前發展。肇慶市在粵港澳大灣區建設的背景下，積極推進3D打印技術與工業、教育、藝術設計、服裝等多領域進行融合與發展。由于各個領域的自身特性不同，對于3D技術的各方面要求也存在不同，在3D材料的選擇方面也各有側重。因此，需要進一步優化3D材料的選擇范圍，在盡可能降低3D打印成本的前提下，選擇更適合各個領域的3D打印材料。與此同時需要注意3D打印產品的具體質量，以滿足各領域需要。

4 我國目前較為常見的3D打印方式

4.1 SLA：立體光固化成型工藝

SLA立體光固化成型工藝是于1984年美國人發明的，也是最早的3D打印技術。該技術通過計算機對紫外線激光照射光敏樹脂材料進行控制，并通過逐層固化冷卻，最終得到3D技術打印的成型作品。該技術對于結構較為復雜的設計進行打印是非常優質的，但是該設備對體積和成型材料都有很大的限制，目前能制作體積不大的模型，在運用過程當中可以考慮將該技術應用于端硯的設計以及教育行業的設計，具有一定的積極意義。

4.2 SLS：選擇性激光燒結工藝

該工藝是于1989年研制出來的，通過計算機程序對激光束進行操控，進行粉末裝的成型材料的燒結。通過循環往復的燒結工序，并在每一次燒結后利用壓輥將后續材料平整壓實最終形成模型。石蠟、尼龍、金屬、陶瓷等多種材料作為材料。將SLS選擇性激光燒結工藝運用于首飾等創作中，利用肇慶本土元素，如七星巖、鼎湖山、荷花等元素創作在裝飾品中，通過三維軟件創作出鏤空、造型效果的裝飾品，以高端工藝的白銀、鈦金屬等材質展現材質堅硬、效果獨特的文化創意產品，持續推進肇慶市在工藝模型設計方面的優勢地位，切實推進肇慶市在粵港澳大灣區建設過程當中發揮更大的作用。在工業自動化技術的研發過程當中，利用3D技術引領零件設計與研發，進行實際的工業自動化設備的研制、生產、銷售、檢測、維修以及技術指導服務等相關流程過程中，都能夠進一步強化工業流程的完善。

4.3 FDM:熔融沉積成型工藝

FDM熔融沉積成型工藝始于1988年宣布成立，該工藝通常也稱為熔絲沉積成型技術，通過高溫加熱，將熱熔型材料進行線狀融化，并通過材料打印的噴口噴出，進而冷卻成型。在計算機的程序設定當中，將模型的長和寬以x軸和y軸進行設計，以此設計橫截面，并以z軸作為高度的參考數軸，以此為基礎進行模型疊加，最終形成完整的模型打印。這項技術主要使用的材料是PLA和ABS塑料。這兩種塑料的特性在于固態性較強、熔點較低，能夠適應該工藝的制作。這種工藝可以積極地運用在藝術設計或建筑設計等行業當中，能夠將數據更加精準地反映到模型打印當中。

5 肇慶市3D打印技術在文化創意產業領域的發展趨勢

5.1 總體思路

持續推進肇慶市3D打印技術的發展，必須依托實現多樣化產業內協作、跨界協作等多種方式并存的產業結構，進一步推進肇慶市在3D打印領域上的優化與發展，將多種3D打印類型進行技術性的選擇，根據各領域的產品傾向性而選擇合適的材料與技術，并將工業、藝術設計、服裝設計、教育等多領域進行產業融合，以推進3D打印技術的多樣化發展。依托3D打印公司與肇慶市內的高等院校、研究所三方合作，形成技術的互融互通。以肇慶市智能制造研究院有限公司、廣東工商職業技術大學3D打印技術研究中心等為技術孵化平臺，以此為基礎形成產業內協作。

5.2 突破發展環節

在3D技術開發的過程當中，主要圍繞三打印技術的材料使用、3D技術的選擇以及應用范圍進行妥善研究。針對各個領域，選擇適應領域產品特性的材料與技術。在材料選擇方面，金屬材料、高分子聚合物、陶瓷、尼龍等材料都可以作為打印的首選材料，能夠適應多個領域。在技術的選擇上，FDM、SLA、SLS、LCD、MJP、MJF、DLP、BMD等技術都能夠滿足肇慶市多領域的3D產品打印。并通過Maya、犀牛、3dsmax、freeform、zbush、3D one、Creo、Solidworks等3D模型軟件進行創作，能夠切實地提高產品的打印速度與精密程度，進一步以3D打印為基礎，構建設計、材料、設備，服務為一體的產業模式，并以此為基礎形成共享平臺進行資源技術的分享。

6 結束語

綜上所述，將3D打印技術與肇慶文化創意產業相結合，利用制造業與信息技術的緊密結合，突出3D技術在產品設計領域的優勢地位。在此過程當中，需要注重3D打印技術選擇、材料質量、材料成本等情況的考量。結合肇慶市實際情況，依托粵港澳大灣區背景的實際建設進行深度探究，結合實際教育環境、工業環境與設計能力，推動肇慶文化創意領域，把設計理念、工業發展，與3D技術結合進行產業優化。以粵港澳大灣區建設為背景，利用3D打印技術進行肇慶市文化創意產業的推進與發展。