CAD在日用陶瓷設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
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“技隨時(shí)代”，就陶瓷設(shè)計(jì)方法而言也是必然，隨著20世紀(jì)初計(jì)算機(jī)的問世，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)展對人類的生產(chǎn)活動和社會活動產(chǎn)生了極其重要的影響，人們對計(jì)算機(jī)能力的認(rèn)識也在不斷深入，在陶瓷設(shè)計(jì)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的運(yùn)用也呈現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性。作為一項(xiàng)具有悠久歷史的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)門類，日用陶瓷設(shè)計(jì)逐步開始以計(jì)算機(jī)為設(shè)計(jì)工具，結(jié)合藝術(shù)之美，為該產(chǎn)業(yè)帶來巨大的效益，開拓了一片全新的發(fā)展空間。計(jì)算機(jī)的加入，無論是在產(chǎn)品構(gòu)思、結(jié)構(gòu)分析還是模型制作方面都為現(xiàn)代日用陶瓷設(shè)計(jì)帶來巨大的便捷與飛躍。隨著這股技術(shù)革命浪潮，日用陶瓷設(shè)計(jì)的方法與工藝日趨現(xiàn)代化，不斷地向著創(chuàng)新、高效和多樣化的特點(diǎn)發(fā)展。
一、日用陶瓷造型設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)常用軟件
隨著技術(shù)的發(fā)展，日用陶瓷造型中的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可以運(yùn)用的軟件越來越多，每種軟件都有各自不同的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)針對不同的設(shè)計(jì)理念運(yùn)用軟件可以起到事半功倍的效果。
(一)Rhino
Rhino是美國Robert McNeel & Assoc.開發(fā)的PC上強(qiáng)大的專業(yè)3D造型軟件，它可以廣泛地應(yīng)用于三維的動畫制作、工業(yè)制造、科學(xué)研究以及機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域必定有一個(gè)或多個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，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(zhuǎn)換NURBS曲線、曲面、和實(shí)體，并且在復(fù)雜度、角度和尺寸方面沒有任何限制。
Rhino的特點(diǎn)是無量化的概念建模，不需要很精確的數(shù)據(jù)資料，就可以快速地將平面草圖繪制成立體模型，使設(shè)計(jì)師在相對短的時(shí)間內(nèi)在三維空間中完善自己的設(shè)計(jì)方案。在造型方案確定后，通過某一部件的尺寸進(jìn)行等比例的調(diào)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(shè)計(jì)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(biāo)識的二維圖形。
(二)3D Studio Max
3D Studio Max，常簡稱為3ds Max或MAX，是目前最被人們熟知的三維建模軟件，它是Discreet公司開發(fā)的同樣基于PC系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件，由于它強(qiáng)大的渲染功能，現(xiàn)在被廣泛的運(yùn)用在室內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)中，3ds Max 中的iray渲染器能使最終的設(shè)計(jì)方案有更逼真的呈現(xiàn)。它在曲面的繪制和操作上雖然沒有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(xí)。
(三)Pro/Engineer
Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司(PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件，以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)中有著廣泛的運(yùn)用，大部分產(chǎn)品設(shè)計(jì)公司都要求設(shè)計(jì)師熟練掌握該軟件的運(yùn)用。
什么是參數(shù)化?相對于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復(fù)雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。Pro/E第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。
Pro/Engineer是一個(gè)功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計(jì)專用功能來實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋(Ribs)、槽(Slots)、倒角(Chamfers)和抽殼(Shells)等，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。Pro/Engineer比較適合成套產(chǎn)品設(shè)計(jì)，但在曲面設(shè)計(jì)方面沒有太多優(yōu)勢。
二、日用陶瓷設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的優(yōu)勢
在設(shè)計(jì)中許多變幻豐富的造型難以得到實(shí)現(xiàn)，大都僅停留在圖紙上，很大一部分原因是無法準(zhǔn)確的制作翻模所需的子型。傳統(tǒng)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(guī)則造型時(shí)，只能運(yùn)用有限的尺規(guī)計(jì)算和依靠模型師傅對形態(tài)的感知能力來進(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(xiàn)較大偏差，結(jié)果常常差強(qiáng)人意，達(dá)不到最初的設(shè)計(jì)構(gòu)想，只能通過不斷地修改來進(jìn)行調(diào)整，這無疑將花費(fèi)大量的重復(fù)勞動時(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(zhǔn)確的呈現(xiàn)設(shè)計(jì)構(gòu)想對于日用陶瓷的制作十分重要。在傳統(tǒng)的陶瓷設(shè)計(jì)和制作過程中，往往要等產(chǎn)品出樣后才能一觀全貌，發(fā)現(xiàn)缺陷后，必須從子型開始修改，這就導(dǎo)致了設(shè)計(jì)周期的延長。由此可以看出，傳統(tǒng)的日用陶瓷子型的設(shè)計(jì)和制作是一項(xiàng)繁重且低效的手工勞動。在當(dāng)今日益激烈的市場競爭下，這個(gè)問題必須得到解決，以便縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更快更好地推出新產(chǎn)品。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可以較好地解決這個(gè)問題。設(shè)計(jì)師在完成草圖階段后運(yùn)用3D建模軟件繪制立體的三維模型，從平面的點(diǎn)、線、面的編輯到三維空間的立體曲面，最大限度的將設(shè)計(jì)更逼真更生動的展現(xiàn)出來，產(chǎn)品在從二維向三維的轉(zhuǎn)換過程中，設(shè)計(jì)師可以在任何階段和對任何一根造型結(jié)構(gòu)線進(jìn)行編輯和調(diào)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(shè)計(jì)師根據(jù)產(chǎn)品的最終效果賦予模型不同的肌理，通過設(shè)置不同的光源和環(huán)境來達(dá)到最逼真的效果表現(xiàn)。完成后的計(jì)算機(jī)模型可以直接通過3D打印機(jī)或CNC數(shù)控機(jī)床制作出產(chǎn)品模具。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的高效率、低能耗，大大縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，促進(jìn)了日用陶瓷設(shè)計(jì)在造型上的突破和創(chuàng)新，讓設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中。 當(dāng)然，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的介入對日用陶瓷設(shè)計(jì)的影響還不止于此，更重要的是它為日用陶瓷設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和發(fā)展帶來了更多新的可能和嘗試，許多傳統(tǒng)制作手法無法實(shí)現(xiàn)的造型形態(tài)，在計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能下得以呈現(xiàn)。
三、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)所帶來的日用陶瓷形態(tài)上的革命性變革
從下面幾個(gè)例子我們可以看到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為日用陶瓷的產(chǎn)品形態(tài)所帶來的各種新的可能。
(一)形的融合
作品《奇觀》的設(shè)計(jì)構(gòu)思是將兩種不同的瓶型巧妙地融合在一起，生成全新的設(shè)計(jì)造型。這樣的設(shè)計(jì)理念所產(chǎn)生的產(chǎn)品形態(tài)是無法通過傳統(tǒng)陶瓷制作方式來完成的，因?yàn)閮煞N器型在相交時(shí)所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)線必須通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)精確計(jì)算才能呈現(xiàn)出完美的結(jié)合形態(tài)。作品《奇觀》是通過計(jì)算機(jī)運(yùn)用3D建模軟件將設(shè)計(jì)造型表現(xiàn)出來，在立體的三維模型中進(jìn)行修改和調(diào)整，而后使用CNC直接制作出生產(chǎn)所需的石膏模具，這樣的話通過模具生產(chǎn)出來的產(chǎn)品百分之百的還原了計(jì)算機(jī)的三維模型，同時(shí)也是設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)構(gòu)思的準(zhǔn)確呈現(xiàn)。
(二)形的咬合
作品《我們》是通過器型疊加的方式設(shè)計(jì)出的一款多功能花器，該作品是這樣的容器――沒有所謂的“正”與“反”，也就是沒有所謂的“口”或“底”。你可以將它當(dāng)做花器，但是倒置過后，它也可以是燭臺或果盤。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(jié)構(gòu)線都不是平面的同心圓，所以如果有偏差就會導(dǎo)致兩個(gè)器型無法重疊，并且在燒制過程中也容易變形。傳統(tǒng)陶瓷制作工藝在制作規(guī)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(fèi)大量的時(shí)間和精力，且最后的模型契合度也無法達(dá)到計(jì)算機(jī)的精確性。
(三)復(fù)雜精密形態(tài)
藝術(shù)家Michael Eden運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為我們呈現(xiàn)出一組美輪美奐的數(shù)字化陶瓷作品，這組作品最先帶給我們的是一種視覺上的震撼，這種高密度的精密形態(tài)在傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)品設(shè)計(jì)中從未有過，無論是在設(shè)計(jì)和制作都是傳統(tǒng)陶瓷制作工藝所很難實(shí) 現(xiàn)的。作品設(shè)計(jì)初期，僅在二維的圖紙上很難呈現(xiàn)出作品的全貌，設(shè)計(jì)師必須在三維的計(jì)算機(jī)模型中進(jìn)行構(gòu)思、設(shè)計(jì)、修改和完善，這不僅能更客觀更全面的了解設(shè)計(jì)進(jìn)度和設(shè)計(jì)效果，還能進(jìn)一步激發(fā)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作思維，不斷深化設(shè)計(jì)。
最后，作品通過3D打印技術(shù)和后期的手工藝相結(jié)合，完美的展現(xiàn)在觀眾面前。
(四)參數(shù)化
這款動物造型麥片碗是由法國Bernardaud公司的女性設(shè)計(jì)師Geraldine de Beco所設(shè)計(jì)的，作品乍看之下除了帶有藝術(shù)氣息的螺旋內(nèi)部結(jié)構(gòu)似乎和動物造型扯不上關(guān)系(圖7)，但將牛奶倒入碗中后，牛奶的形狀就顯現(xiàn)出動物造型，這是一個(gè)十分有趣的設(shè)計(jì)創(chuàng)意。同樣，這個(gè)作品離不開計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，首先，根據(jù)最后想要顯現(xiàn)的動物圖案進(jìn)行參數(shù)設(shè)制，通過滑動結(jié)構(gòu)控制參數(shù)條調(diào)節(jié)控制點(diǎn)來動態(tài)控制圖形界面中的動物輪廓線，然后運(yùn)用軟件運(yùn)算建立動物形狀到圓形底部的連接曲面，生成后的曲面可以通過調(diào)節(jié)曲面結(jié)構(gòu)線來達(dá)到理想的藝術(shù)形態(tài)。如果沒有計(jì)算機(jī)的輔助，僅憑設(shè)計(jì)師的抽象思維，很難準(zhǔn)確地將設(shè)計(jì)創(chuàng)意表現(xiàn)出來。
四、結(jié)語
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在日用陶瓷設(shè)計(jì)中的運(yùn)用和普及是設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢，它在日用陶瓷設(shè)計(jì)中的不斷探索，促使著陶瓷產(chǎn)品造型的創(chuàng)新與完善。時(shí)代的變革賦予了設(shè)計(jì)師新的使命，他們既要具備較強(qiáng)的造型藝術(shù)表現(xiàn)能力和審美能力，又要了解當(dāng)代計(jì)算機(jī)科技領(lǐng)域新動向，掌握現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助陶瓷產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識和操作，打破藝術(shù)與技術(shù)的界限。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)通過和3D打印技術(shù)的有效結(jié)合，使日用陶瓷設(shè)計(jì)展現(xiàn)出更加豐富的表現(xiàn)形式，滿足人們生活中的多元化需求，將設(shè)計(jì)師從繁復(fù)、緩慢和重復(fù)性的勞動中解放出來，使他們可以大膽的想象、假設(shè)和創(chuàng)作更多豐富而有趣的陶瓷產(chǎn)品。計(jì)算機(jī)所帶來的新的造型語言，促使人們?nèi)ゲ粩嗟奶剿骱蛣?chuàng)造更為理想的形式表現(xiàn)，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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