CAD在日用陶瓷設計中的運用

CAD在日用陶瓷設計中的運用

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　　“技隨時代”，就陶瓷設計方法而言也是必然，隨著20世紀初計算機的問世，它逐漸成為人們生活、工作中不可缺少的必備工具之一，其后的發展對人類的生產活動和社會活動產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，在陶瓷設計領域計算機輔助設計技術的運用也呈現出明顯的優越性。作為一項具有悠久歷史的傳統設計門類，日用陶瓷設計逐步開始以計算機為設計工具，結合藝術之美，為該產業帶來巨大的效益，開拓了一片全新的發展空間。計算機的加入，無論是在產品構思、結構分析還是模型制作方面都為現代日用陶瓷設計帶來巨大的便捷與飛躍。隨著這股技術革命浪潮，日用陶瓷設計的方法與工藝日趨現代化，不斷地向著創新、高效和多樣化的特點發展。

　　一、日用陶瓷造型設計中計算機輔助設計常用軟件

　　隨著技術的發展，日用陶瓷造型中的計算機輔助設計可以運用的軟件越來越多，每種軟件都有各自不同的特點，在設計時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.開發的PC上強大的專業3D造型軟件，它可以廣泛地應用于三維的動畫制作、工業制造、科學研究以及機械設計等領域。在這些領域必定有一個或多個環節運用計算機進行輔助設計，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，對增加模型生產效率有明顯效果。Rhino可以創建、編輯、分析和轉換NURBS曲線、曲面、和實體，并且在復雜度、角度和尺寸方面沒有任何限制。

　　Rhino的特點是無量化的概念建模，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，通過某一部件的尺寸進行等比例的調整，就能確定整件產品的全部尺寸，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公司開發的同樣基于PC系統的三維動畫渲染和制作軟件，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有Rhino快捷高效，但它的優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，便于初學者的學習。

　　(三)Pro/Engineer

　　Pro/Engineer操作軟件是美國參數技術公司(PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件，以參數化著稱，是參數化技術的最早應用者，在目前的工業設計行業中有著廣泛的運用，大部分產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?相對于產品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無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第一個提出了參數化設計的概念，并且采用了單一數據庫來解決特征的相關性問題。

　　Pro/Engineer是一個功能定義系統，即造型是通過各種不同的設計專用功能來實現，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，無需采用復雜的幾何設計方式。Pro/Engineer比較適合成套產品設計，但在曲面設計方面沒有太多優勢。

　　二、日用陶瓷設計中計算機輔助設計的優勢

　　在設計中許多變幻豐富的造型難以得到實現，大都僅停留在圖紙上，很大一部分原因是無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，只能運用有限的尺規計算和依靠模型師傅對形態的感知能力來進行制作。由于個人感知能力的差異，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，只能通過不斷地修改來進行調整，這無疑將花費大量的重復勞動時間和人力。子型的制作質量直接影響陶瓷成品的優劣，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程中，往往要等產品出樣后才能一觀全貌，發現缺陷后，必須從子型開始修改，這就導致了設計周期的延長。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。在當今日益激烈的市場競爭下，這個問題必須得到解決，以便縮短開發周期，提高產品質量，更快更好地推出新產品。

　　計算機輔助設計可以較好地解決這個問題。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、線、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的展現出來，產品在從二維向三維的轉換過程中，設計師可以在任何階段和對任何一根造型結構線進行編輯和調整，不斷完善產品形態，直到獲得最優方案。方案確定后，設計師根據產品的最終效果賦予模型不同的肌理，通過設置不同的光源和環境來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3D打印機或CNC數控機床制作出產品模具。計算機輔助設計的高效率、低能耗，大大縮短了產品設計周期，促進了日用陶瓷設計在造型上的突破和創新，讓設計師有了更大的發揮空間和將更多的時間和精力投入到產品設計中。 　　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新和發展帶來了更多新的可能和嘗試，許多傳統制作手法無法實現的造型形態，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的日用陶瓷形態上的革命性變革

　　從下面幾個例子我們可以看到計算機輔助設計為日用陶瓷的產品形態所帶來的各種新的可能。

　　(一)形的融合

　　作品《奇觀》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生的產品形態是無法通過傳統陶瓷制作方式來完成的，因為兩種器型在相交時所產生的結構線必須通過計算機數據精確計算才能呈現出完美的結合形態。作品《奇觀》是通過計算機運用3D建模軟件將設計造型表現出來，在立體的三維模型中進行修改和調整，而后使用CNC直接制作出生產所需的石膏模具，這樣的話通過模具生產出來的產品百分之百的還原了計算機的三維模型，同時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――沒有所謂的“正”與“反”，也就是沒有所謂的“口”或“底”。你可以將它當做花器，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花器間的契合度的把握。由于花器口部、底部與瓶身結構線都不是平面的同心圓，所以如果有偏差就會導致兩個器型無法重疊，并且在燒制過程中也容易變形。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間和精力，且最后的模型契合度也無法達到計算機的精確性。

　　(三)復雜精密形態

　　藝術家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上的震撼，這種高密度的精密形態在傳統陶瓷產品設計中從未有過，無論是在設計和制作都是傳統陶瓷制作工藝所很難實 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行構思、設計、修改和完善，這不僅能更客觀更全面的了解設計進度和設計效果，還能進一步激發設計師的創作思維，不斷深化設計。

　　最后，作品通過3D打印技術和后期的手工藝相結合，完美的展現在觀眾面前。

　　(四)參數化

　　這款動物造型麥片碗是由法國Bernardaud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氣息的螺旋內部結構似乎和動物造型扯不上關系(圖7)，但將牛奶倒入碗中后，牛奶的形狀就顯現出動物造型，這是一個十分有趣的設計創意。同樣，這個作品離不開計算機的輔助設計，首先，根據最后想要顯現的動物圖案進行參數設制，通過滑動結構控制參數條調節控制點來動態控制圖形界面中的動物輪廓線，然后運用軟件運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節曲面結構線來達到理想的藝術形態。如果沒有計算機的輔助，僅憑設計師的抽象思維，很難準確地將設計創意表現出來。

　　四、結語

　　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展的必然趨勢，它在日用陶瓷設計中的不斷探索，促使著陶瓷產品造型的創新與完善。時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表現能力和審美能力，又要了解當代計算機科技領域新動向，掌握現代計算機輔助陶瓷產品設計的基礎知識和操作，打破藝術與技術的界限。

　　計算機輔助設計通過和3D打印技術的有效結合，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中解放出來，使他們可以大膽的想象、假設和創作更多豐富而有趣的陶瓷產品。計算機所帶來的新的造型語言，促使人們去不斷的探索和創造更為理想的形式表現，更好的將科學與藝術融為一體，促進日用陶瓷產業發展。

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