三维技术在工业造型设计中的应用研究

武郑艳

摘要：在工业事业中，工业造型设计一直是工业产品制造的一个重要环节。伴随着科学技术的提高以及计算机技术的不断发展，使得工业造型设计方法有了新的突破。本文通过对工业造型的研究深入探讨三维技术在工业造型设计中的应用及影响。

关键词：工业造型设计；计算机三维技术

工业造型设计是以立体的工业产品为对象的造型设计，它是功能，结构以及艺术创造等众多因素的有机结合，立足于科学技术及艺术美学理论基础之上的学科。工业造型设计是创造和设计出能够满足人们生活需求，且具备实用性以及美观性的产品造型，并通过对整个产品的造型设计，使产品的功能和便利得以是能够现。现在工业造型设计竞争激励，为了提高产品设计的质量和表现力，同时降低工业造型设计的价格，我们需要采用新的设计手段，传统的工业造型设计方法已经无法满足现代工业设计的需求。而计算机三维技术的应用，使得工业造型设计更人性化，更能体现产品的性能、也更加方便、快捷、经济、环保。下面介绍下工业造型设计中的3D技术。

一、工业造型设计中3D技术简介

随着计算机软件、硬件技术的迅速发展和科技创新，3D技术应用而生。如今随着3D技术的日渐普及，3D技术被许多行业和公司采用，三维软件也越来越深受设计师的喜欢。三维技术是在计算机中创造出一个虚构的场景，然后设计师根据产品尺寸、功能以及自己的想法在这个虚构场景中创建出具体的，逼真的，立体的产品的造型，并在计算机上对模型进行种种测试和修改，直到满意为止。目前有很多计算机软件都可以进行工业产品造型设计，例如3dmax，Rhino犀牛，Aias Studio Tools，PRO/E，solidWorks。

（一）3dmax

3D MAX是一款三维动画造型与动画制作软件。广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、三维动画以及工程可视化等领域。3D MAX的制作流程简洁高效，只要你的思路清晰操作会很简便，易学。3D MAX是属于多边形建模工具，能够快速方便的实现三维实体造型创建，并能够对模型进行模拟运动，减少模型的制作成本和时间，但是3dmax的尺寸精度不高，所以它适合工业造型前期的设计工作。

（二）Rhino 犀牛

是由美国Robert McNeel公司推出的一款基于NURBS为主三维建模软件，小巧、强大简单易用，快速直接。犀牛软件包含了所有的NURBS建模功能，用它建模感觉非常流畅，所以大家经常用它来建模，然后导出高精度模型给其他三维软件使用。Rhino擅长产品外观、玩具或数码产品等模型创造。其简单的操作方法、可视化的操作界面深受广大设计师的欢迎。

（三）Aias Studio

Alias Studiotools软件是目前世界上最先进的工业造型设计软件，提供了从草图到效果图，再到最终模型各个阶段的设计工具。它是汽车，飞机等行业标准设计工具，它的精确度令一般软件望尘莫及。但是Aias Studio运行对机器的要求比较高操作复杂比较难学。

（四）PRO/E

PRO/E是一款工程软件，是一款基于参数化的软件。所谓参数化就是基于数值尺寸来确定造型的。也就是说PRO/E创造出来的工业模型需要确定尺寸，PRO/E的约束性大，这是他的优点也是他的缺点，不适合追求个性的工业设计师。他的最大好处是建模和结构设计的功能很强大直接支持制造生產，在后期修改模型也很方便。

（五）solidworks

SolidWorks可以通过不同的设计构思与绘制草图来建立3D模型，它用于建立简单和复杂的零件，装配体、工程图等，减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅功能强大，而且操作简单方便、易学易用。

二、3D技术在工业造型上的应用

在工业造型设计中会涉及到很多内容，比如产品造型设计，色彩设计，美学，人机，画面效果等，无论是在设计阶段还是完善阶段，用计算机3D技术表现产品造型更有优越性。

3D建模是由三维几何体模块与二维图形模块组成。3D建模技术的使用可以最大化的表现设计师的想法和思路，解决手工绘制不可恢复的缺陷和费时等缺点，立体直观的三维造型可以完美的展示出产品的功能、形状、大小和使用价值。并且方便设计者发现产品造型问题，及时的修改造型，并可以很好的向大众展示产品内部结构，其视觉效果是二维平面图无法比拟的。

3D材质技术考虑到产品的固有色，光源色和环境色，固有色是产品产生颜色的依据，光源色和环境色是产品颜色产生变化的条件。在3D材质技术中，产品的固有色主要是通过材质编辑器来确定的，除了提供各种颜色外，还提供了各种贴图及属性。颜色的设计方法有两种一种是利用三原色进行颜色配置，即红绿蓝按不同比例进行调整，另外一种方法是采用色彩三要素进行组合，即按色相，明度，纯度的不同配置，得到不同的色彩，配置的色彩大约为1600万种颜色。在配合3D灯光技术可以很好的展示出模型表面的纹理、明暗及质感。所以3D材质技术为工业造型设计提供了一个强有力的工具，丰富产品设计，提高了色彩设计的效率与灵活性。

3D技术中的动画功能可以很好的进行人机模拟，更好的协调造型设计中功能，造型，物质条件，客户之间的关系，从而使产品与人体结合，满足用户的外观感受，生理心理需求，提高生产效率，减轻耗损。

3D摄像机技术，可以让设计者从任意角度观察产品造型，取地最佳方案，完善造型，并激发设计师的创造型思维，提高设计能力。

3D渲染技术，支持实时渲染，能够立刻看到画面效果，方便设计师进行产品配色与灯光调节。真实，自然，逼真，清晰的画面效果是手绘效果所无法比拟的。3D渲染技术可以渲染出静态画面，也可以渲染出动态画面；3D渲染技术还可以渲染出平面的，立体的，手绘的，真实的，抽象的，唯美的画面效果。

三、3D技术对工业造型的影响

（一）3D技术对工业产品的设计表现及创新起到了重要作用。

（二）快速生产大批高质量的工业产品，降低工业价格同时保证产品的销售及创新。

（三）很好的表现设计师的设计想法与思路，解决手绘效果图的缺陷及耗时。

（四）色彩设计逼真，产品造型生动，着色方案可以反复试验调整修改。

（五）丰富产品设计提高效率，减轻体力耗时。

（六）便于设计师更好的发挥，预见性好，操作更方便。

四、案例

以家居造型设计为例，说明三维技术在工业造型设计中的使用情况。

家居造型设计是应用点线面体色彩质感等各种要素，结合美学原理，将家居设计得更加美观，赋予艺术性。用3D技术表现家居造型，就是采用软件中的造型和修改编辑工具将家居的各个零部件制作出来进行组合拼装，然后贴图打光，渲染输出。

对于外形规则简单的家居零部件（桌子，椅子，床，柜子，沙发，机械，机箱等）可以使用各种几何体组成，如果模型不可以用几何体一次生成，我们可以使用修改器中的命令或布尔命令来对几何形体进行编辑修改，这是很有效的造型手段。

对于不规则、复杂造型的家具设计我们可以绘制家具的二维封闭剖面图形，在通过二维修改器命令挤出，倒角，倒角剖面，车削，放样等生成三维模型。而且除此之外还有多边形编辑，面片建模，NURBS建模等多种创建家具的方法。下面的书柜设计如图4-1所示，为了给人耳目一新的感觉书柜的造型设计采用了流线型或圆弧造型，利用几何造型与线条的搭配，图形之间的对比，设计产品造型。这个造型活泼醒目、时尚前卫、个性鲜明，并賦予家具外观不同的肌理效果，使家具充满动感与魅力，引起人们的购买欲望。这个案例适合用线条命令制作，配合轮廓命令和修改器的挤出命令可以很快的表现出实体效果，能很好的表现出设计师的艺术构思与设计意图，而且快捷方便有效。

图4-1来源网上的书柜造型设计

五、结语

从上面的案例可以看出，三维技术其强大功能不仅改变产品设计手段，还改变了传统产品造型的思维方式。传统造型依靠设计师自身的经验及知识，通过手绘及样品模型方式进行创造，抑制设计师想象力及创作意识。而三维技术的便捷性，快速性以及经济性使得设计师的灵感和个性得到发挥和展现，提高了工业产品的实用性和可靠性。产品造型周期缩短及风格丰富化，以此获得产品更为经济、合理，个性，美观，有效，实用。

【参考文献】

[1]宋超.对动漫设计中3D技术应用的探讨[J].大舞台，2014（04）

[2]储军锋.工业造型中计算机三维建模技术的应用[J].电子设计技术，2013（11）

[3]李锡蓉，陈磊，徐人平.计算机三维建模技术在工业造型设计中的应用[J].昆明理工大学学报（自然科学版），2001（04）