CAD在日用陶瓷設計中的運用

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　　“技隨時(shí)代”，就陶瓷設計方法而言也是必然，隨著(zhù)20世紀初計算機的問(wèn)世，它逐漸成為人們生活、工作中不可缺少的必備工具之一，其后的發(fā)展對人類(lèi)的生產(chǎn)活動(dòng)和社會(huì )活動(dòng)產(chǎn)生了極其重要的影響，人們對計算機能力的認識也在不斷深入，在陶瓷設計領(lǐng)域計算機輔助設計技術(shù)的運用也呈現出明顯的優(yōu)越性。作為一項具有悠久歷史的傳統設計門(mén)類(lèi)，日用陶瓷設計逐步開(kāi)始以計算機為設計工具，結合藝術(shù)之美，為該產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大的效益，開(kāi)拓了一片全新的發(fā)展空間。計算機的加入，無(wú)論是在產(chǎn)品構思、結構分析還是模型制作方面都為現代日用陶瓷設計帶來(lái)巨大的便捷與飛躍。隨著(zhù)這股技術(shù)革命浪潮，日用陶瓷設計的方法與工藝日趨現代化，不斷地向著(zhù)創(chuàng )新、高效和多樣化的特點(diǎn)發(fā)展。

　　一、日用陶瓷造型設計中計算機輔助設計常用軟件

　　隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，日用陶瓷造型中的計算機輔助設計可以運用的軟件越來(lái)越多，每種軟件都有各自不同的特點(diǎn)，在設計時(shí)針對不同的設計理念運用軟件可以起到事半功倍的效果。

　　(一)Rhino

　　Rhino是美國Robert McNeel & Assoc.開(kāi)發(fā)的PC上強大的專(zhuān)業(yè)3D造型軟件，它可以廣泛地應用于三維的動(dòng)畫(huà)制作、工業(yè)制造、科學(xué)研究以及機械設計等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域必定有一個(gè)或多個(gè)環(huán)節運用計算機進(jìn)行輔助設計，它能輕易整合3DS MAX與Softimage的模型功能部分。能輸出obj、DXF、IGES、STL、3dm等不同格式，并適用于幾乎所有3D軟件，對增加模型生產(chǎn)效率有明顯效果。Rhino可以創(chuàng )建、編輯、分析和轉換NURBS曲線(xiàn)、曲面、和實(shí)體，并且在復雜度、角度和尺寸方面沒(méi)有任何限制。

　　Rhino的特點(diǎn)是無(wú)量化的概念建模，不需要很精確的數據資料，就可以快速地將平面草圖繪制成立體模型，使設計師在相對短的時(shí)間內在三維空間中完善自己的設計方案。在造型方案確定后，通過(guò)某一部件的尺寸進(jìn)行等比例的調整，就能確定整件產(chǎn)品的全部尺寸，方便快捷，大大增加了日用陶瓷設計中造型形態(tài)的多樣性和可能性。

　　Rhino在渲染方面較為薄弱，雖然它帶有一些有用的渲染功能，但不是主要功能，并且利用Rhino不能生成帶有注釋和標識的二維圖形。

　　(二)3D Studio Max

　　3D Studio Max，常簡(jiǎn)稱(chēng)為3ds Max或MAX，是目前最被人們熟知的三維建模軟件，它是Discreet公司開(kāi)發(fā)的同樣基于PC系統的三維動(dòng)畫(huà)渲染和制作軟件，由于它強大的渲染功能，現在被廣泛的運用在室內設計行業(yè)中，3ds Max 中的iray渲染器能使最終的設計方案有更逼真的呈現。它在曲面的繪制和操作上雖然沒(méi)有Rhino快捷高效，但它的優(yōu)勢在于其擁有眾多的使用者，交流方便，在各種教程和資源的共享下容易上手，便于初學(xué)者的學(xué)習。

　　(三)Pro/Engineer

　　Pro/Engineer操作軟件是美國參數技術(shù)公司(PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件，以參數化著(zhù)稱(chēng)，是參數化技術(shù)的最早應用者，在目前的工業(yè)設計行業(yè)中有著(zhù)廣泛的運用，大部分產(chǎn)品設計公司都要求設計師熟練掌握該軟件的運用。

　　什么是參數化?相對于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無(wú)論多么復雜的幾何模型，都可以分解成有限數量的構成特征，而每一種構成特征，都可以用有限的參數完全約束，這就是參數化的基本概念。Pro/E第一個(gè)提出了參數化設計的概念，并且采用了單一數據庫來(lái)解決特征的相關(guān)性問(wèn)題。

　　Pro/Engineer是一個(gè)功能定義系統，即造型是通過(guò)各種不同的設計專(zhuān)用功能來(lái)實(shí)現，其中包括：筋(Ribs)、槽(Slots)、倒角(Chamfers)和抽殼(Shells)等，采用這種手段來(lái)建立形體，對于工程師來(lái)說(shuō)是更自然，更直觀(guān)，無(wú)需采用復雜的幾何設計方式。Pro/Engineer比較適合成套產(chǎn)品設計，但在曲面設計方面沒(méi)有太多優(yōu)勢。

　　二、日用陶瓷設計中計算機輔助設計的優(yōu)勢

　　在設計中許多變幻豐富的造型難以得到實(shí)現，大都僅停留在圖紙上，很大一部分原因是無(wú)法準確的制作翻模所需的子型。傳統日用陶瓷的原型全部采用手工制作的方式，在面對一些不規則造型時(shí)，只能運用有限的尺規計算和依靠模型師傅對形態(tài)的感知能力來(lái)進(jìn)行制作。由于個(gè)人感知能力的差異，從圖紙到子型容易出現較大偏差，結果常常差強人意，達不到最初的設計構想，只能通過(guò)不斷地修改來(lái)進(jìn)行調整，這無(wú)疑將花費大量的重復勞動(dòng)時(shí)間和人力。子型的制作質(zhì)量直接影響陶瓷成品的優(yōu)劣，所以子型是否能準確的呈現設計構想對于日用陶瓷的制作十分重要。在傳統的陶瓷設計和制作過(guò)程中，往往要等產(chǎn)品出樣后才能一觀(guān)全貌，發(fā)現缺陷后，必須從子型開(kāi)始修改，這就導致了設計周期的延長(cháng)。由此可以看出，傳統的日用陶瓷子型的設計和制作是一項繁重且低效的手工勞動(dòng)。在當今日益激烈的市場(chǎng)競爭下，這個(gè)問(wèn)題必須得到解決，以便縮短開(kāi)發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更快更好地推出新產(chǎn)品。

　　計算機輔助設計可以較好地解決這個(gè)問(wèn)題。設計師在完成草圖階段后運用3D建模軟件繪制立體的三維模型，從平面的點(diǎn)、線(xiàn)、面的編輯到三維空間的立體曲面，最大限度的將設計更逼真更生動(dòng)的展現出來(lái)，產(chǎn)品在從二維向三維的轉換過(guò)程中，設計師可以在任何階段和對任何一根造型結構線(xiàn)進(jìn)行編輯和調整，不斷完善產(chǎn)品形態(tài)，直到獲得最優(yōu)方案。方案確定后，設計師根據產(chǎn)品的最終效果賦予模型不同的肌理，通過(guò)設置不同的光源和環(huán)境來(lái)達到最逼真的效果表現。完成后的計算機模型可以直接通過(guò)3D打印機或CNC數控機床制作出產(chǎn)品模具。計算機輔助設計的高效率、低能耗，大大縮短了產(chǎn)品設計周期，促進(jìn)了日用陶瓷設計在造型上的突破和創(chuàng )新，讓設計師有了更大的發(fā)揮空間和將更多的時(shí)間和精力投入到產(chǎn)品設計中。 　　當然，計算機輔助設計的介入對日用陶瓷設計的影響還不止于此，更重要的是它為日用陶瓷設計的創(chuàng )新和發(fā)展帶來(lái)了更多新的可能和嘗試，許多傳統制作手法無(wú)法實(shí)現的造型形態(tài)，在計算機的強大功能下得以呈現。

　　三、計算機輔助設計所帶來(lái)的日用陶瓷形態(tài)上的革命性變革

　　從下面幾個(gè)例子我們可以看到計算機輔助設計為日用陶瓷的產(chǎn)品形態(tài)所帶來(lái)的各種新的可能。

　　(一)形的融合

　　作品《奇觀(guān)》的設計構思是將兩種不同的瓶型巧妙地融合在一起，生成全新的設計造型。這樣的設計理念所產(chǎn)生的產(chǎn)品形態(tài)是無(wú)法通過(guò)傳統陶瓷制作方式來(lái)完成的，因為兩種器型在相交時(shí)所產(chǎn)生的結構線(xiàn)必須通過(guò)計算機數據精確計算才能呈現出完美的結合形態(tài)。作品《奇觀(guān)》是通過(guò)計算機運用3D建模軟件將設計造型表現出來(lái)，在立體的三維模型中進(jìn)行修改和調整，而后使用CNC直接制作出生產(chǎn)所需的石膏模具，這樣的話(huà)通過(guò)模具生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品百分之百的還原了計算機的三維模型，同時(shí)也是設計師設計構思的準確呈現。

　　(二)形的咬合

　　作品《我們》是通過(guò)器型疊加的方式設計出的一款多功能花器，該作品是這樣的容器――沒(méi)有所謂的“正”與“反”，也就是沒(méi)有所謂的“口”或“底”。你可以將它當做花器，但是倒置過(guò)后，它也可以是燭臺或果盤(pán)。作品的制作難度在于兩個(gè)花器間的契合度的把握。由于花器口部、底部與瓶身結構線(xiàn)都不是平面的同心圓，所以如果有偏差就會(huì )導致兩個(gè)器型無(wú)法重疊，并且在燒制過(guò)程中也容易變形。傳統陶瓷制作工藝在制作規則的同心圓器型上較為容易和快捷，但在偏心圓造型上則要耗費大量的時(shí)間和精力，且最后的模型契合度也無(wú)法達到計算機的精確性。

　　(三)復雜精密形態(tài)

　　藝術(shù)家Michael Eden運用計算機輔助設計為我們呈現出一組美輪美奐的數字化陶瓷作品，這組作品最先帶給我們的是一種視覺(jué)上的震撼，這種高密度的精密形態(tài)在傳統陶瓷產(chǎn)品設計中從未有過(guò)，無(wú)論是在設計和制作都是傳統陶瓷制作工藝所很難實(shí) 現的。作品設計初期，僅在二維的圖紙上很難呈現出作品的全貌，設計師必須在三維的計算機模型中進(jìn)行構思、設計、修改和完善，這不僅能更客觀(guān)更全面的了解設計進(jìn)度和設計效果，還能進(jìn)一步激發(fā)設計師的創(chuàng )作思維，不斷深化設計。

　　最后，作品通過(guò)3D打印技術(shù)和后期的手工藝相結合，完美的展現在觀(guān)眾面前。

　　(四)參數化

　　這款動(dòng)物造型麥片碗是由法國B(niǎo)ernardaud公司的女性設計師Geraldine de Beco所設計的，作品乍看之下除了帶有藝術(shù)氣息的螺旋內部結構似乎和動(dòng)物造型扯不上關(guān)系(圖7)，但將牛奶倒入碗中后，牛奶的形狀就顯現出動(dòng)物造型，這是一個(gè)十分有趣的設計創(chuàng )意。同樣，這個(gè)作品離不開(kāi)計算機的輔助設計，首先，根據最后想要顯現的動(dòng)物圖案進(jìn)行參數設制，通過(guò)滑動(dòng)結構控制參數條調節控制點(diǎn)來(lái)動(dòng)態(tài)控制圖形界面中的動(dòng)物輪廓線(xiàn)，然后運用軟件運算建立動(dòng)物形狀到圓形底部的連接曲面，生成后的曲面可以通過(guò)調節曲面結構線(xiàn)來(lái)達到理想的藝術(shù)形態(tài)。如果沒(méi)有計算機的輔助，僅憑設計師的抽象思維，很難準確地將設計創(chuàng )意表現出來(lái)。

　　四、結語(yǔ)

　　計算機輔助設計在日用陶瓷設計中的運用和普及是設計發(fā)展的必然趨勢，它在日用陶瓷設計中的不斷探索，促使著(zhù)陶瓷產(chǎn)品造型的創(chuàng )新與完善。時(shí)代的變革賦予了設計師新的使命，他們既要具備較強的造型藝術(shù)表現能力和審美能力，又要了解當代計算機科技領(lǐng)域新動(dòng)向，掌握現代計算機輔助陶瓷產(chǎn)品設計的基礎知識和操作，打破藝術(shù)與技術(shù)的界限。

　　計算機輔助設計通過(guò)和3D打印技術(shù)的有效結合，使日用陶瓷設計展現出更加豐富的表現形式，滿(mǎn)足人們生活中的多元化需求，將設計師從繁復、緩慢和重復性的勞動(dòng)中解放出來(lái)，使他們可以大膽的想象、假設和創(chuàng )作更多豐富而有趣的陶瓷產(chǎn)品。計算機所帶來(lái)的新的造型語(yǔ)言，促使人們去不斷的探索和創(chuàng )造更為理想的形式表現，更好的將科學(xué)與藝術(shù)融為一體，促進(jìn)日用陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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