基于快速成型技术的“深耕细作”牛椅设计和研究

钟光明　侯珂

摘要：为了探究如何有效运用快速成型技术进行仿生家具设计。在传承中国传统家具明式椅子的基础上，提炼出“深耕细作”牛椅的概念，同时与北欧简约风格结合，进行创新的仿生家具设计。笔者通过设计实践应用验证了快速成型技术在仿生中式家具创新的可行性。最终提出了快速成型技术运用在仿生家具设计的研究成果。经过研究得出快速成型技术作为一项新兴技术，运用在中式仿生家具的设计过程中是可行的。

关键词：快速成型技术 仿生家具设计 中国传统文化 创新

中图分类号：TB47 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2019）07-0121-02

前言

在二十一世纪快速成型技術的快速发展下，产品的生产创造方式发生了巨大的变革。快速成型技术生产的家具产品具有效率高，成本低，设计思维的展开不受限制，绿色环保等优点。快速成型技术所需要的生产规模小、且环节较少，其中可个性化定制的特点更是符合了当下的设计潮流。设计师不再局限于传统模式的生产方式，而是采用3D打印技术进行创意设计产品的生产制作。仿生家具设计以其造型自然、结构功能特别的优点立足于家具设计，采用快速成型技术制造仿生家具设计，可以使产品更加多样化，更具创意性。

本文以笔者设计“深耕细作”牛椅为例，从生产方式、设计思路、实践调研等角度，探讨快速成型技术在仿生家具设计中的具体应用。

一、快速成型技术的概述

快速成型技术，又称为3D打印技术或增材制造技术，源于二十世纪八十年代。简单来说，快速成型技术是以数字模型为基础，利用可溶解成粉末状的材料，如石膏，塑料，尼龙，金属，陶瓷等，利用3D打印机通过叠加的方式来打印出立体的物体。3D打印技术作为快速成型领域的种新兴技术，有着广阔的发展前景。3D打印的工作流程主要分两步：首先通过建模软件设计并建出理想的立体的产品模型，并将产品模型导入3D打印机。与传统的家具制造业相比，快速成型技术具备了成本低、操作简易、效率高、精确度高等特点。以往的快速成型技术往往被用作生产时制作模型，然而随着科技的发展，近几年快速成型技术逐渐渗透到产品开发的每一个步骤。随着快速成型技术逐渐成熟，设计师们可以利用这项技术创造更多的新产品，这对于较为复杂的仿生家具产品开发来说无疑是一种福音。目前较为常见的快速成型技术有：熔融沉积制造（简称FDM）、立体喷印成型（简称3DP）、激光选区烧结（简称SLS）、立体光固化（简称SLA）以及分层实体制造（简称LOM）等。

3D打印技术以逐层增加材料的方式构建物体，改变了传统的制造方式，使人类生产方式发生了根本性的变革。于设计师而言，快速成型技术的出现不仅仅是引起了一场制造革命，更是解放创造思维、推动设计行业发展的动力。

二、基于快速成型技术的“深耕细作”牛椅设计和研究

设计的灵魂在于创新，在看到了我国家具卖场如此众多的仿欧美风格家具以及中国传统古典仿制家具之后，心里有了深深的感触。感叹我们如此泱泱大国，到了现代，在家具设计方面能拿得出手的作品竟是那样少得可怜，这无形之中不对我国家具设计行业敲醒了警钟，是时候我们要放弃抄袭与模仿，重新审视自己，培养自己的思维创作能力，重视学习，参考借鉴其它国家优秀设计的精华，深刻理解我国古典家具所涵盖的丰富的文化韵味，并将其结合，创造属于我们自己的设计，为我国家具设计开辟一条新的道路。

北欧风格家具成功的特点在于其传统I生特征，而我国是一个传统文化底蕴深厚的国家，历史悠久，文化遗产丰富。在家具设计这种传承着民族精神的“造物”行为上，传统性的流失，不只是对我们，更是对整个世界创造活动的一种无可挽回的缺憾。当前世界格局不断改变，“全球化”影响着人们的审美情趣、生活方式，设计活动也受到了不同文化的冲击，而我国的家具设计正处于萌芽阶段，最重要的，是要保持自己的民族性，传统性。虽说文化创作意识还没深刻融入到我们的设计思想中，但在产品中展现我们并未失落的文化，对我们每一位当代设计师提出了要求。

中国文化有一个基本核心，贯穿始终，那就是“天人合一”，换句话说，中华传统文化的深层内涵，就是在追求一种人与人、人与社会、人与环境、人与自然的和谐统一。以明代圈椅为例，其包含着中华文化中“天圆地方”的典型宇宙观，无论是从结构、线条、比例或是从抽象的艺术表现形式上，都在追求一种达到和谐的境界。中华文化博大精深，传统文化不仅是中国设计文化发展的源泉，更是中国设计树立个性特征的基础。古诗作为传统文化形态之一，为我国文化瑰宝中画上浓厚的一笔，“深耕细作”的主题即是从古诗中提取出来的。只有保持对民族文化意识的认识，才能创造出具有民族个性与文化特征的设计;只有将设计立足于文化，才能更好地传承文化。本课题研究将在基本快速成型技术的基础上通过对北欧家具设计要素的学习借鉴，融合我国优良设计的文化底蕴和艺术表现，以椅子为载体，创造出一种新的“文化印象”，缔造一种新的生活方式，它不仅是对于我国家具设计的重新审视，更是一面承载着传统与现代的文化墙。家具作为走进家庭，贴近生活的特殊商品，在现代生活潮流中扮演重要的角色。

（一）“深耕细作”牛椅设计实践调研展开。中国的家具设计，不能停留在把继承理解为将家具外形设计成与传统家具相近或相似的模样，用死搬硬套的方式来维护传统。如果仅仅将样式和结构作为家具设计考虑的因素，会很容易落入到单一俗套和条条框框中去。因此，只有更深层地理解中国传统文化传统思想和家具设计要素的内涵，领悟其实质才能很好地继承和发扬民族风格。通过调研，总结出设计重点在于体现：

1.对传统家具功能的取舍：椅子是提供人休息的器具，其最大的功能是“坐”，“舒适性”是其设计的首要原则，传统家具虽然经典，但其实际功能并不适宜现代家居生活环境，因此需要在功能上对其取舍，使其“坐”的功能更突出。

2.对传统家具造型符号的重构和提炼：目前市场存在着太多偏向于传统中式家具条条框框的造型，而对于传统的继承与创新，则要求家具设计在造型方面更加简练，形体更加柔和，使其既能体现古朴自然又不失时尚美感。

3.对传统家具风格的修改与简化：明式家具是我国传统家具风格的代表，而走中国特色的家具设计之路，要求我们将设计深深扎根于民族文化的沃土中，站在时代的高度上去打造兼具民族、国际与时代性，富有强大生命力，经得起历史考验的本土家具风格。

4.对传统家具文化的超越与创新：要求我们以一种负责任的态度和无愧于民族、无愧时代的姿态，去创造凝聚中国风格、现代风范和人文精神的家具。

（二）“深耕细作”牛椅设计定位。通过对前期调研资料的整理分析，综合将要设计产品的使用功能、材料、工艺、结构、尺度和造型、风格等给出以下设计定位。

使用功能：椅子最大的功能就是“坐”，而且要“舒服地坐”，是提供给人们一个休息的地方，不仅要使坐的人身体上能放松，而且心灵上也可以放空。

材料：使用木材，实木家具有其他类型家具无可比拟的质感，清晰的纹路，纯净的色彩能将家居环境装点得沉静，素雅，给人以一种亲近大自然之感。

结构：利用我国传统家具的榫接合结构，不仅能使家具造型稳固，更不破坏其美观，同时能起到了节约成本，保护环境的作用。

尺度和造型：充分符合人机工程学原理，最大程度上将椅子带给人以舒适感，让人从家具中体会到“人情关怀”。

风格：融合北欧与明式家具设计要点，将传统文化韵味与时代气息注入其中，为我国家具设计风格探索新的方向，简约、时尚而不失民族性，打造独属于我们的“中式简约风格”。

（三）“深耕细作”牛椅设计效果图的建立。在进行了大量的草图绘制和考量后最终效果图确立，如图1所示：

三、“深耕细作”牛椅设计说明

统观整体，深耕细作牛椅简洁大方的曲线，平衡对称的造型在视觉上给人一种舒适的感觉。特别之处在于椅背及扶手连成的曲线宛如牛角一般，仿佛看到一头真正的牛，积极向上，气势磅礴。作为一把实木材质的椅子，“深耕细作”牛椅使用感极佳，实木的质感让人放松，同时能够让使用者感受到明式家具的传统文化氛围。

从外观上看，深耕细作牛椅同时具备了北欧风格的简约素雅及传统明式家具的质感文雅的特点。创造出了设计新中式家具的新方向，开创潮流的同时不忘传承民族文化。结构上，采用了中式传统家具的榫接合结构，充分符合人机工程学原理，传承传统家具优点的同时做到了牢固、耐用。

“深耕细作”牛椅是一種全新的仿生设计“中式简约风格”，不仅仅是在外观上形似，更是在结合了外观、结构、质感后，营造出了一种栩栩如生的“牛气冲天”的感觉，可谓是形、神兼备。在理解了传统明式家具文化的同时，用现代北欧简约风格的角度去诠释了仿生牛的创新家具设计。

四、“深耕细作”牛椅模型快速成型打印

（一）模型分析。为了验证快速成型技术在仿生家具设计中可行性，笔者进行了使用快速成型技术打印“深耕细作”牛椅模型的实践探究，过程如图2。

制作“深耕细作”牛椅模型分为三步。第一步是设计草图分析，第二步是利用三维建模软件进行建模，第三部是打印模型。笔者使用的三维建模软件是Rhino。深耕细作牛椅整体模型分为三个部份，第一个部分是椅背扶手，由形似半圆状的流线型构成：第二个部分是椅背支撑杆及坐垫，作为支撑与扶手连接;第三个部分是椅子坐下半部分与椅子腿部，与坐垫连接。分成三个部分来构建模型，一是为了方便快速成型打印机的打印，二是安装过程简便，不易出错。

（二）打印过程。目前国内3D打印机以美国的Maker Bot、国内的UP以及国内创客使用较多的非笛卡尔型DIY组装3D打印机——Deltabots3D打印机等。笔者使用的是MakerBot打印“深耕细作”牛椅模型。打印过程如图2所示，先使用打印机打印出部分模型，再进行打磨及抛光，使模型表面更加光滑、细致度更高，最剧将三部分模型组装到一起。“深耕细作”牛椅的模型经过了打印、细致打磨、组装三个步骤制作完成。

（三）打印精度。本次试验结果得到的家具模型精确度较高。由于结构简明、及流线型的外观，得到的模型打印效果较好，模型质量高。结构较为精确，传统家具的榫接合结构部份都能够很好接合。通过本次打印实践，验证了快速成型技术在仿生家具设计制作中应用的可行性。

结语

所有家具中，椅子是最富有艺术表现力的，其本身就能构成一件艺术珍品，芬兰设计大师塔佩瓦拉说“椅子的设计是任何室内设计的开端，可以说椅子的问题解决了，其他各类家具的问题都会迎刃而解”。明式椅子虽然经典，却无法融入到当代的生活环境中，勉强将古典家具融入到现代家居生活方式中，只会造成意识形态上的“反冲”，给人带来不便，只有将明式椅的精华融入当代椅子设计之中才能赋予中国家具设计以新的灵魂。本课题研究是希望通过学习、借鉴北欧椅子的设计要素，重新审视当代“人”的因素：将传统家具的设计灵魂中融入到当代家具设计中，使继承了明式家具审美性与文化内涵的当代椅子设计能够被最广泛的消费群体所接受。