3D 打印技术在首饰设计中的运用分析

赵唯

（南阳师范学院，河南 南阳473000）

首饰设计在现代科技的影响下，逐渐在材料、生产、艺术表现形式的不断创新下，逐渐转变为多种形式的概念式设计风格，人们对于首饰的认识也逐渐由原本的只注重材料价值，转变为对首饰本身具备艺术价值的关注。当前，首饰已经不仅仅是代表财富的象征装饰物，更是能够表达人类个人情感、品味的艺术品[1]。3D 打印技术对传统制造生产造成了严重的冲击，在应用上3D 打印技术不仅具备传统制造方法的优势，同时更优于传统制造方法，3D 打印技术不仅可以更快地完成对产品的制造，同时还能够节省更多的制造材料，并实现节能环保[2]。随着3D 打印技术的不断成熟，其应用领域逐渐广泛，已经不再是人们遥不可及的技术手段。基于此，本文开展3D 打印技术在首饰设计中的运用分析研究。

1 基于3D 打印技术的首饰设计方法

1.1 生成首饰参数化形态

在对首饰进行3D 打印前，应当生成首饰对应的参数化形态，本文结合Voronoi 图形生成逻辑，将生物体细胞在显微镜当中的真实分布情况作为设计蓝图[3]。在对首饰进行设计的过程中，根据默认组织细胞的细胞核为一个点，在一个空间范围内呈现出均匀的分布状态的逻辑，设置首饰整体结构当中也存在唯一一个中心，首饰周围结构在空间当中均呈现出均匀的分布。图1 为一个标准的Voronoi 图形。

图1 标准Voronoi 图形结构示意图

在首饰设计原型的基础上，完成首饰图形整体结构的确立，以此开始对首饰本体的形态进行绘制。在这一过程中，本文选用Rhino 软件进行建模，建模的主要目的是确定首饰的基本形态。在确定首饰的整体结构后，将其中曲面图形进行展开，并在其合理范围以内随机找出某一点设计标准Voronoi 图形结构。

1.2 基于3D 打印技术的立体首饰模型制作

完成对首饰参数化形态的生成后，在利用3D 打印技术制作立体首饰模型时，前期应当给出多个创意草图，本文选用Rhino 软件进行立体建模，根据首饰设计过程中相关元素创建模型[4]。在设计过程中应当不断进行探索，对首饰的各个细节部分给出具有个性化的多个设计方案，并在众多方案当中选择适合的方案进行深化。制作立体首饰模型时，准确获取首饰的各个尺寸数据，并根据首饰使得数据在TOP 视图窗口当中。以戒指为例，首先利用曲线工具将戒指基本轮廓描绘，再根据戒指外部轮廓线条缩放，复制出与戒指内轮廓相同的线条。图2 为戒指内外轮廓示意图。

图2 戒指内外轮廓示意图

按照图2 所示，将首饰的主体结构在TOP 视图中绘制，完成对首饰基本结构的建立。将设计视图调整为Front 视图窗口，并利用相应的曲线工具对首饰细节部分的设计内容进行描绘，并合理利用镶嵌面工具对细节图案进行调整。再在Front 视图窗口当中，利用直线工具将首饰中存在的镂空轮廓描绘。对首饰上闭合区域的直线进行倒角处理，利用软件中的剪切工具将部分多余内容去除，形成镂空造型。为了让用户能够更多地了解设计的首饰，在完成对模型的渲染后，还需要对其进行尝尽处理，将包装的首饰以及佩戴在手上的鲜果展现，从而更加逼真地向用户展现立体首饰模型。

1.3 实现首饰3D 打印

将上述基于3D 打印技术制作的立体首饰模型，转化为STL格式，再向3D 打印机中添加制作首饰实物模型的原材料，并将3D 打印机与制作模型的计算机相连。由3D 打印机根据计算机当中提供的模式数据对其进行打印[5]。为保证模型与设计者实际设计理念相符，在完成打印后，还需要对模型进行二次细致加工，若加工后模型仍然无法满足设计要求，则需要进行第三次、第四次加工，直到最终呈现的首饰实物模型具备一定的细致化要求，完成对首饰的3D 打印。

2 实验论证分析

论证此次设计基于3D 打印技术的首饰设计方法的可行性和可靠性，将其与传统技术对比，设计对比实验。实验选取五颗异形珍珠作为设计样品，利用两种设计方法对该五颗异形珍珠进行珠宝首饰设计，绘制首饰图纸，探讨两种设计方法在首饰设计中的优缺点，表1 为实验样品参数表。

表1 实验样品参数表

实验中利用GUKJ-26S25 型号激光3D 扫描仪对实验样品进行扫描，仪器单幅测量范围设置为220×180mm2，摄像头分辨率设置为0.15mm，扫描速度设置为220000 次/s。

根据3D 扫描仪扫描到的数据输入到首饰模型软件中，对首饰进行快速建模，绘制首饰设计图纸。实验将两种方法绘制的首饰设计图纸与异形珍珠样本的光泽度、形状、颜色、局部数据进行对比，利用GSL 软件计算出设计图纸与样品的相似度，将其作为实验结果，对两种首饰设计方法进行对比分析，实验结果如表2 所示。

表2 两种设计方法设计图纸与样本相似度对比（%）

通过上表可以得出，此次设计首饰设计方法，设计图纸与样品相似度平均值为97.65%，说明其在颜色、光泽、外形等方面均能达到与样本相符；而传统方法设计图纸与样品相似度较低，最大相似度仅为86.26%，远远低于基于3D 打印技术的首饰设计方法。

这是因为此次设计方法使用3D 打印技术对样品进行扫描，建立与原样品相同的三维模型，设计师可以在其基础上发挥创造思维，不仅可以节约时间，还能够使设计图纸与样品多方面相符。因此实验证明了基于3D 打印技术的首饰设计方法相对比传统方法更适用于首饰设计。

3 结论

当前3D 打印技术不断成熟，应用范围逐渐从传统制造业延伸到了首饰设计领域，其创新应用不仅符合当前首饰行业的设计发展趋势，同时还为首饰设计提供了新鲜血液。同时将本文设计方法应用到实际首饰设计当中，可以进一步提升首饰设计的精细化。

但由于受到各方面因素的影响，本文只针对3D 打印技术在首饰设计中的应用做出表象分析，缺少实地考察，因此在后续的研究中还将针对本文提出的设计方法进行长时间的验证，以期能够为相关研究起到促进作用。