基于3D打印的箱包设计思维及其视觉形式刍议

尹洁怡 毛春义

一、3D 打印的概念及其运用在箱包设计中的优势

诞生于20世纪80年代后期的3D 打印技术，被称为增材制造（Additive Manufacturing）或直接数字化制造（Direct Digital Manufacturing），其在专业领域也被称为“快速成型技术”或快速原型制造（Rapid Prototyping Manufacturing，RPM）技术，它是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被人们认为是近30年来制造领域的一项重大成果。这项重大成果源于软件建模设计，首先将其设计数据导入3D 打印机中，然后再将一层层的材料堆积成实体原型。可见，3D打印的过程类似于积木的累加过程。这一过程大致可以归纳总结为三个步骤：模型设计、打印、后处理（图1）。如果我们将3D 打印与传统加工进行比较，其结果如图2所示。

图1 3D 打印技术三大步骤（图片来源：杨继全，冯春梅：《3D 打印：面向未来的制造技术》，化学工业出版社，2014年，第37 页）

如果将3D 打印技术运用于箱包设计，可以在设计图纸后再进行软件建模，在三维空间内对参数进行调整，并直接进行一体化成型，从而减少箱包组合产品部件的中间工序，且无需昂贵的刀具或模具。与此同时，3D 打印能够做到箱包设计的多样化定制，通过不同数据输入，在一台3D 打印机上打印出多种形状，结合新材料新工艺处理，完成不同箱包产品或组件的制作。其次，因为3D 打印是数字化科技，能在箱包制造出来之前一直在电脑中作为数据存储。人们只需将数据文件通过互联网进行交流，做到按需制造，就地生产，不仅无需存放空间，也节省了运输费用，极大地降低生产成本。此外，3D 打印运用于箱包制造还能够最大化发挥材料的利用率，不用担心制作产品的复杂程度，使其制造材料都放在有用的地方，大大减少了材料的浪费，从而降低环境污染。鉴于此，3D 打印应用于箱包设计需要综合考虑多种因素，形成跨界的创新思维。

图2 3D 打印与传统加工比较（图片来源：杨继全，冯春梅：《3D打印：面向未来的制造技术》，化学工业出版社，2014年，第32 页）

二、3D 打印应用于箱包设计的创新思维及其定位

（一）跨界的创新思维

人类社会最初的跨界设计始于最为原始的时代，它是通过改变物种的形态将其运用在生活中，以满足日常生活的需要，如棉麻纺织品的产生。随着社会的进步，科技的发展，人们物质生活水平不断提高，精神文化需求也在持续增强，新材料新科技与艺术融合运用的跨界设计，越来越得到社会的高度重视，很多实体经济或制造产业都将科技与艺术赋予其中，不仅赋予艺术设计创新思维，也在科技与艺术之间架起了一座桥梁，使得“艺术+科技”的产品进入寻常百姓家，同时造福于人类社会，使得艺术创意产业成为时代经济的新引擎。但科技与艺术有不同之处：前者是探寻客观自然规律，后者更多地注重审美感受。当科技与艺术融合贯通则可将科技的理性与艺术的感性紧密地结合在一起，为箱包产品提供新的思维，丰富箱包产品的内容，同时也推动着社会经济与文化艺术的不断发展。

与此同时，设计艺术同生活息息相关，生活可以赋予艺术设计以灵感，但一些不了解设计的人往往会认为设计是脱离生活臆想出来的产物，是独立于客观事物外的特殊领域，并将创造、想象、超前作为设计的代名词。事实上，任何设计都是基于日常生活，受自然事物及其规律的启发。因此，设计的创新思维都源于日常生活，源于人们对自然的认知及其改造自然的经验总结，可以说，社会生活是设计的基石，设计是生活的升华。如果没有这块基石，我们无法找到设计的出发点和落脚点。作为设计的一种类型，箱包设计同样也离不开人们的生活与需要，将3D 打印科技应用于传统的箱包设计，需要深入生活和多视角的跨学科、跨学界的创新思维。

通过3D 打印与箱包设计的结合，将科技应用于生活，将艺术美传递给大众，回归生活，满足人们日益提升的对美好生活的要求。

（二）绿色的环保思维

绿色本身是自然的颜色，所以绿色即为自然，它象征着低碳、节能、环保，并对环境进行有效保护。3D 打印运用于箱包设计可以通过数字化处理与储存，减少传统箱包产业的资源浪费和废弃物产生，实现绿色发展。随着人们生活水平的不断提高，自然资源在不断满足人们需求的同时也在不断减少，人们开始意识到资源节约型发展理念的重要性。

但传统箱包设计并不太重视这一发展理念，最根本的原因就是生产设备与技术的局限性，从而使整个行业资源分配不合理，并造成浪费严重。例如，在一般情况下，箱包从设计稿样到实物产品的成型，只有将实物产品制作出来才会考虑到要不要进行批量生产，在制作样品的过程中就会造成大量的材料浪费。而将3D 打印技术应用于箱包设计，突破了原有的传统模式，从根本上避免了箱包从设计到制作过程中造成的浪费。这是因为3D 打印技术应用于箱包设计，首先是用计算机三维建模软件进行模型设计，通过模型就可以直观地看到箱包立体的结构空间，不仅节省了纸面修改的时间，也有利于设计图纸的修改与完善，使设计更加科学、合理、实用。通过3D 打印机可以直接打印出实物，不用考虑制作时的工艺问题，且不需要反复制作实物样品，从而减少材料的浪费。同时，3D 打印还能够做到按需制作，工厂也无须担心库存问题，只要导入模型数据就能够在很短的时间内打印出所需产品，更大限度地满足不同人群不同的个性化需求。

箱包设计作为一种艺术创意的设计，它是人们所需，所以它不仅是直观具体的、能为人感知的感性存在，更应该是有声有色愉悦人心的精神创造，融注设计者的思想情感。

（三）以人为本的设计定位

伴随历史的发展，箱包设计的流行也在时刻发生着变化，这些变化往往可以反映出人们的价值观、世界观。尤其是当历史进程中发生重大事件时，人们的思想、观念会受冲击，使设计师在箱包设计时也会因此而变化。尤其是箱包的外形轮廓、色彩构图、材料工艺等变化都会不断伴随着科技的发展而改变。从这个意义上讲，箱包设计的产生具有强烈的时代特色，研究箱包的这些特色对过去的流行现象进行推测，能够让人们预知到箱包设计的发展趋势。通过预知流行的发展趋向，箱包设计能够得以不断地创新与发展。

特别是在思想文化多元化发展的今天，设计师在设计时所体现出来的思想文化，必将成为箱包设计的重要基础。一个好的设计作品一定是有思想的作品，所以建立在科学的思想文化基础上的设计产品才更具有说服力。思想文化的高度决定设计思想的深度。设计思想不仅是设计者对美的认识，更来自设计者对生活的感悟，对人性的关爱。总之，是来自对人的理解，继而确立以人为本的设计定位。

箱包设计作为服饰品中的必备品，在满足基本功能性的需求外，更多地体现个人的品位和审美意义。任何一件设计作品，都可以体现出一个设计师的思维理念和精神水平，设计师将一些好的观念注入设计中，可以使人们在购买消费的过程中不仅仅是获得了物质和实用的满足，也能够从中得到精神享受和情感的升华。但每个人都有着不一样的审美感觉，当市面上的设计产品无法满足人们需求的时候，这就要求设计产品向个性化定制靠拢，它更加需要以人为本的设计定位。当个性化定制与大规模批量化生产规模发生矛盾时，必将寻求与科技结合带给个性化更多的满足。3D 打印技术，能够做到完全的单件生产，在生产完成的过程中不产生额外的费用，对于追求个性化的人们而言无疑是一个非常好的选择，它符合以人为本的思维理念。同时，也使得3D 打印应用于箱包设计，并对产品的形状、色彩、图案及其组合产品做出富有美感的设计模型，表现出多姿多彩的创新形式。

三、3D 打印运用于箱包设计的视觉形式

（一）外在造型自由化

所谓外在造型即外观设计，它是对箱包产品的形状、图案、色彩或者组合形式，做出的富有不同感受、并适合于工业生产的设计。设计师们通过寻找创作灵感并构思设计作品主题，利用各项技术实现设计创意，最终完成设计作品，促使科学技术与艺术审美更好地融合，从而更大地提升设计的实用功能与视觉效果。很多的箱包设计作品在技术实现阶段与实际的工业生产存在明显的矛盾。一方面，设计造型要求创意有一定的独特性。另一方面，标准化的工业化大批量生产并不能满足这些独特性创意作品的定制，有独特造型的箱包设计作品基本都是独立手工完成，极少能够运用到现代化的机械生产。即使是完全用手工加工，其中很多的工艺问题也会由于造型的特殊性得不到解决，无法精确地制作出设计的造型。因此，设计师会因设备或手工制作的技术问题，不得不去修改设计作品，使之能够适应于制作条件，但却与理想的造型不相符合。

而3D 打印技术则不同，只要箱包产品能够通过设计软件设计出来，就能直接生产实物。这个实现过程使得箱包设计较少受到工艺、缝制等因素的限制，使得创意设计更为自由。在这种3D 打印技术条件支持下的箱包设计，可以完全脱离平面纸样，直接由立体设计转化为实物成型，使得箱包设计的造型具有更大程度的开放自由，也可以使设计者们的创意得到最大程度的发挥。因此，3D 打印技术不仅满足了人们对于个性化箱包设计的要求，也能在快节奏的现代生活中，最大程度上节省设计和制作实物的时间。通过3D 建模软件，自行设计出设计师喜欢的款式造型，最大限度地满足人们天马行空的想象，使设计者们抽象的思维得到具象化。例如尝试用Voronoi（由一组连接两邻点直线的垂直平分线组成的连续多边形组成）做渐变密度的泡沫，生成网架的创意型箱包（图3）。2016年3月，Odo Fioravanti 为Maison 203 设计了新款手抓包“IVY”，这款包的结构基于足球形状，应用了二十面体，由六边形和五边形组成。手抓包的重叠表面就像是叶子，是图案的关键之处，形成一个圆形以及六角形多叶分枝，这种有趣的结合让人想起热带的迷人之美（图4）。虽然3D 打印在箱包设计中的实例并不多见，但我相信在不久的将来，随着3D 打印技术的不断改进，会给箱包设计无限的创新与惊喜。

图3 创意型箱包

图4 新款手抓包“IVY”

（二）内在结构多样化

箱包各层的最初形态都是一个平面，与其他部分组合形成平面或者立体的形状，包体内外轮廓线之间也是相互组合。这些点、线、面、体共同组成了箱包的内外部结构，四个基本要素结合在一起形成了立体的实物。从箱包的传统设计与制作来看，箱包结构与服装相似，同样分为平面构成和立体构成，在其设计与制作的过程中运用两种构成要素，平面与立体结合起来最终组成了一个完整的形态。但箱包作为一个外在配饰，与服装也有不同之处，它不必太过考虑到人体的构造。正因此，从箱包的设计到制作的过程，设计师可以通过丰富的空间想象力，确定包体基础部位的数据，通过放量或转移放量来解决立体造型中的问题，用二维平面的版型来解决三维中出现的问题，使箱包的形状、数据、分割变化都是在二维的图纸上设计修改，将三维空间的问题在二维空间中解决。

将3D 打印运用在箱包设计中，则可以直接在三维空间中解决箱包设计中的问题，在三维空间中修改数据和形状，并通过建模的形式建立箱包结构数据库。首先它将各种箱包的款式内外结构进行拆分，然后再将外部造型和内部结构分解。其中，外部结构分为包身、包带、把手、装饰、五金等几个部分；内部结构则是内袋的划分和是否加入小的功能性部件。继而还可以进一步细分为功能性的、装饰性的或两者皆有的特色。循着这样的思路，如果继续将这些拆分后的部件进行重新组合，就有很多的排列组合，可以形成不同形式的新的箱包款式。

（三）使用材料的科学化

3D 打印箱包与传统的工业制作方式完全不同，它是通过计算机软件建模之后，再通过3D 打印机制作出来的实物，既无需图纸也无需工艺。正是3D 打印技术有着这样的特殊性，其所使用材料与传统的材料也有着极大的不同，有人将3D 打印所使用的材料称为3D 打印材料，也可以说是3D 耗材。

3D 打印材料种类繁多，有各种分类形式，可按物理状态、化学性能、材料成型方法等不同角度分类，但常用的快速成型材料如表1所示。如果根据成型过程中使用的材料，可将3D 打印的材料分为三种：黏结材料、熔融材料和光固材料。在市面上比较常见的3D 打印材料主要有热塑性塑料、共晶系统金属、可食用材料、合金、钛合金、不锈钢、铝、热塑性粉末、金属粉末、陶瓷粉末、石膏、纸、塑料薄膜、光硬化树脂等。在这么多品种繁多的材料中，聚乙烯由于相对其他材料较为便宜，并且还可以回收利用，所以作为最常使用的材料之一。其次使用较多的就是ABS 和PLA 材料，常被叫作工程塑料的ABS 材料，因其制作出的成品相对坚固稳定，还有保存时间较长等优点，所以将其用作模型制作。又因PLA 的原材料大多是含糖类的农作物，能够轻易被分解掉而不会对环境造成污染，是一种环保型材料，也是现在和将来箱包设计研究中所追求的材料，不仅能够帮助人们实现美好生活，不会对环境造成破坏，而且材料费用也较低，可以降低生产成本。

除了上述材料之外，还有一些其他功能性较强的材料，可以用于箱包设计与制造。如中国首家3D 设计品牌极致盛放采用工业级3D 打印，将TPU 材料运用到3D 打印时尚服饰配件中，推出美轮美奂的梦蝶、拜占庭系列手包（图5、图6）。总之，3D 打印应用于箱包设计的材料与传统的箱包材料相比起来，更加科学和环保，不仅在制作的过程中形成零排放或不会造成多余的浪费，而且在使用后还能回收再利用，这无疑是今后3D 打印应用于箱包设计及其工业化生产所希望能够实现的创新。

图5 梦蝶系列

图6 拜占庭系列

四、3D 打印运用于箱包设计的局限性及其展望

（一）3D 打印应用于箱包设计的局限性

1．打印精度的偏差

由于3D 打印是由材料一层层堆积起来的，其每一层都有一定的厚度，这就造成了“台阶效应”，虽然每一层的厚度都很薄，但在微观条件下，还是会形成波浪似的“台阶”。如果所制造的产品对象表面需要曲面，就会造成精度偏差，从这方面讲它难以区别于传统的制造方式。与传统机械加工零件相比，3D 打印运用于箱包设计还需要有较高的精确度，这些都是未来所要面临的挑战与考验。

2.使用材料的局限性

3D 打印用于箱包制作面临着所使用材料的限制。目前提供给3D 打印的材料不仅单一，而且非常有限，大多以塑料为主。与此同时，打印机对于单一材料也是非常挑剔，一般一台打印机只适用于一类材料。特别是3D 打印材料目前还处于研发阶段，研发中所需高昂的成本和技术不成熟等问题，也导致了材料的价格居高不下，从而影响并阻碍了3D 打印技术在箱包设计中的进一步发展。不仅如此，3D 打印机的价格差价很高，便宜的打印机质量很难得到保障，想要得到好的效果就必须使用价格昂贵的打印机，也使得普通箱包设计厂家难以承受。

3．应用不够高效

3D 打印给箱包设计带来了新型的制造工具，让人们几乎都能生产出自己想要的产品，但是要想大规模地批量化生产，就很难做到了。所以目前3D 打印应用于箱包设计与制作，还不能完全替代传统的箱包生产方式。

（二）3D 打印技术运用于箱包设计的展望

数字化时代已经到来，3D 打印在箱包市场的运用也必须根据时代的发展而发展。当3D 打印技术通过快速扫描打印出箱包产品，不仅能够符合现代箱包生产制作模式，也能在原有的基础上更加高效地完成实体商品。随着3D 打印的种类越来越多，制作工艺也在不断完善，相信其打印速度和效率都将不断提升，3D 打印产品的精度也将进一步提高，打印出来的箱包产品无须后续处理可以直接使用。

特别是在人们厌倦了千篇一律的商品时，3D 打印技术带给人们期待，使得个性化私人定制成为可能。此外，3D打印技术可以带给设计师们不一样的感受，让他们摒弃以前的设计思想，追求更加科学合理的创意思维。将自己的创意变成可能，使箱包产品更加充满丰富的想象力和创造力，必将催生出大量的创意型设计师、艺术家和箱包品牌，而且也使得箱包设计产品融入了科技、文化、艺术、创意等元素，必将使人们的生活更加美好、鲜活而富有活力。

结论

科技推动着人类的进步，思想文化塑造着人类的文明，科技和思想文化将持续影响着我们未来的发展方向。3D 打印技术运用于箱包设计是对技术与艺术融合的实体经济及其行业非常有价值的探索，它的存在必将可以满足人们对未来美好生活的期望。

对于具有无限可能性的未来，我们并不能够知道会发生什么。我们可以按照传统的思维方式对未来进行设定，但对未来发挥自己的想象力则会产生不同的面貌。不同的思维方式对于设计不同的箱包具有一定的影响，但无论社会趋势如何发展，艺术设计终将在科技的快速发展道路上越走越近，科学技术的快速发展终将使我们的未来充满更多的可能性。这不仅是一个漫长的过程，也是一个需要不断创新的过程，在不断应用与创新过程中进行革新。希望通过3D 打印技术运用于箱包设计的研究，我们可以在未来拥有更美好的生活，让大家对这项技术有很多的了解，并让它真正融入我们的生活，发挥其最大的优势和效用。

任何事物都在不断创新和探索中成长，我们不能原地踏步不知进取，3D 打印技术也是如此。尽管新的元素、材料、技术极大地推动了3D 打印在箱包设计、开发和创新中的使用，但与此同时，我们不能忘记继承传统，将传统文化进行创造性转化，才能创新性发展。只有充分运用新的科技手段，才能拥有新的箱包设计思维，创造出新的箱包表现形式。然而，在运用现代科技手段时，设计师应充分认识科技新元素的优劣势，相互借鉴，相互补充，使得科技的理性与艺术的感性相互融合，尽量避免使用过程中的不良趋势，使箱包产品更符合消费者的需求，让它在未来的成长道路上更加辉煌。