3D打印技術(shù)在陶瓷藝術(shù)創(chuàng)作中的應(yīng)用

摘要III1緒論1.1研究背景 3D打印技術(shù)是基于立體成型、數(shù)字制造、逆向工程等新興領(lǐng)域的現(xiàn)代技術(shù)手段與工藝。3D打印陶瓷屬于現(xiàn)代陶瓷的多元化設(shè)計(jì)之一，在度過了早期的技術(shù)難關(guān)之后，3D打印陶瓷越來越被陶瓷藝術(shù)家和產(chǎn)品使用者們所接受，隨著3D打印陶瓷產(chǎn)品的種類增多，市場受眾對產(chǎn)品的藝術(shù)裝飾性以及功能性的需求也在逐步上漲。因此論文從裝飾性的藝術(shù)表達(dá)和功能的實(shí)用性作為切入點(diǎn)，希望探討并研究3D打印技術(shù)在陶瓷藝術(shù)品成型工藝上的突破與發(fā)展，以及3D打印技術(shù)對陶瓷藝術(shù)設(shè)計(jì)與創(chuàng)造的影響。常見的3D打印陶瓷功能性的意義在工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域、以及仿生領(lǐng)域等等都有所體現(xiàn)。而在藝術(shù)領(lǐng)域范疇內(nèi)，3D打印陶瓷的意義則主要體現(xiàn)在通過人的手工藝所很難達(dá)到的機(jī)械對稱秩序美感的表達(dá)方面。通過3D打印成型的陶瓷作品，由于其獨(dú)特的對稱和秩序感無形之中會成為潛在的藝術(shù)品，但是其機(jī)械生產(chǎn)帶來的特有因素也是無法忽略的，因此討論3D打印陶瓷的功能性意義，就避不開機(jī)械生產(chǎn)的因素。1.2研究意義隨著時(shí)代的發(fā)展，從藝術(shù)與科學(xué)融合的角度出發(fā)，重點(diǎn)研究適合陶瓷3D打印技術(shù)的材料材質(zhì)、設(shè)計(jì)方法、技術(shù)工藝等，并結(jié)合實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)的方法，首先嘗試以裝飾性為切入點(diǎn)，研究3D打印技術(shù)創(chuàng)作陶瓷藝術(shù)品時(shí)，如何利用仿真性設(shè)計(jì)，融合傳統(tǒng)裝飾工藝來提高作品的裝飾屬性。其次再針對陶瓷3D打印作品的功能屬性，探索如何借助3D打印技術(shù)的幾何運(yùn)算優(yōu)化、混合、重組等前沿的領(lǐng)域來增強(qiáng)作品的復(fù)合性設(shè)計(jì)。最后對3D打印技術(shù)在陶瓷藝術(shù)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新、工藝的優(yōu)化乃至完整流程變革的作用進(jìn)行比較，將3D打印技術(shù)與陶瓷藝術(shù)設(shè)計(jì)充分結(jié)合，推進(jìn)裝飾藝術(shù)的發(fā)展。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 歐美等國家利用3D打印的陶瓷產(chǎn)品早己在機(jī)械電子、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域展開廣泛應(yīng)用，并打造了完整的產(chǎn)業(yè)鏈模式。3D打印技術(shù)應(yīng)用于陶瓷藝術(shù)領(lǐng)域的歷史發(fā)展可以分為三個階段:第一階段是主要用于翻模成型或快速成型的早期3D打印技術(shù);第二階段是隨著技術(shù)的發(fā)展與機(jī)器設(shè)備的更新迭代，3D打印技術(shù)在個性化定制領(lǐng)域深受青睞;第三階段則是近年來，北美藝術(shù)家嘗試?yán)?D打印技術(shù)修復(fù)和還原破損的陶瓷藝術(shù)品，使得3D打印技術(shù)在該領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。早在2009年，土耳其的Unfold設(shè)計(jì)工作室發(fā)起了一個名為“地層學(xué)制造”的項(xiàng)目，屬于3D打印技術(shù)的前身，旨在實(shí)現(xiàn)陶瓷藝術(shù)品的翻模成型。經(jīng)過了幾年的發(fā)展，Unfold工作室在2012年采用快速成型的3D打印方法制備了大量的日用陶瓷藝術(shù)品，并且在表面上釉之后進(jìn)行燒制，最后得出一批質(zhì)量上乘，外觀精美的產(chǎn)品，徹底宣告了3D打印在快速制造領(lǐng)域的技術(shù)成熟。隨著波蘭開發(fā)團(tuán)隊(duì)研制出的可供選擇材料的3D打印設(shè)備，和荷蘭埃因霍溫藝術(shù)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的大型3D打印設(shè)備等等，標(biāo)志著3D打印技術(shù)進(jìn)入了個性化定制的領(lǐng)域。市場消費(fèi)的差異化決定了消費(fèi)者需求的差異化，3D打印對比傳統(tǒng)手工藝陶瓷降低了人們接觸陶瓷藝術(shù)創(chuàng)作的門檻，也使得人們可以自主的進(jìn)行陶瓷藝術(shù)的創(chuàng)作和設(shè)計(jì)。利用3D打印技術(shù)對陶瓷藝術(shù)品進(jìn)行藝術(shù)還原是一種新興的研究和應(yīng)用領(lǐng)域，藝術(shù)工作者希望保存作品的原始特性，盡可能還原出真實(shí)地藝術(shù)家原作。藝術(shù)還原和考古學(xué)的“保存與保護(hù)”略有不同，后者著重表現(xiàn)而非減緩老化。還原和保存有一個共同的原則，就是隱藏還原者或考古學(xué)家的工藝，把舞臺留給原始物品。雖然藝術(shù)還原者、考古學(xué)家和建筑師使用的工具各不相同，但在過去的幾十年里，各自的領(lǐng)域都己開始使用數(shù)字技術(shù)。這些學(xué)科越來越多地使用設(shè)計(jì)軟件和計(jì)算機(jī)模擬來創(chuàng)造環(huán)境和物體的虛擬表現(xiàn)，以及利用數(shù)字掃描儀捕捉和分析關(guān)于三維工藝品的信息。尤其是3D打印，可以相對簡單地制造原始作品碎片或整個物品的復(fù)制品，這為還原工序提供了新的機(jī)會。同理而言，3D打印仿真性設(shè)計(jì)的研究方向也是建立在三維數(shù)字模型的設(shè)計(jì)和構(gòu)建的基礎(chǔ)上?，F(xiàn)階段主要有兩種方式進(jìn)行擬真性產(chǎn)品設(shè)計(jì)，第一種是逆向工程技術(shù)，利用掃描實(shí)物直接導(dǎo)入三維數(shù)字模型進(jìn)行后期架構(gòu)和修改，最終打印成型。第二種則是繪制產(chǎn)品的二視圖，以作為三維模型的參考，然后設(shè)計(jì)師采用三維圖像重現(xiàn)代碼，結(jié)合陶瓷產(chǎn)品特性打印成型。國內(nèi)的研究領(lǐng)域更多以高校為發(fā)源地，例如:上海理工大學(xué)曾在早期利用石膏粉末、聚乙烯醇、白碳黑等配成漿料，通過3D打印技術(shù)打印出結(jié)構(gòu)致密、尺寸變形小的石膏模具。西北工業(yè)大學(xué)以硅粉為原料，糊精為粘結(jié)劑，采用3D打印技術(shù)制備出多孔硅坯體，通過反應(yīng)燒結(jié)得到高孔隙率的螺釘、螺母等氮化硅陶瓷部件。利用3D打印技術(shù)制作陶瓷產(chǎn)品，具有適應(yīng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)、成型速度快、允許個性化定制等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域都有巨大的潛力。以我國目前的發(fā)展趨勢，陶瓷3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化還面臨著一系列的問題，例如:工業(yè)自動化程度、機(jī)器性能、材料成本、成型產(chǎn)品的精度及質(zhì)量等等。而在技術(shù)上也同時(shí)存在著不少的難題，例如:如何精確復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的尺寸，復(fù)雜燒結(jié)體中殘余應(yīng)力如何消除，如何保證3D打印陶瓷藝術(shù)品的致密度等等。 23D打印技術(shù)制作陶瓷藝術(shù)品的材料和創(chuàng)作優(yōu)勢2.1陶瓷藝術(shù)領(lǐng)域的3D打印材料和打印技術(shù)目前常用于陶瓷藝術(shù)領(lǐng)域的3D打印技術(shù)主要是以下五種，分別是噴墨打印技術(shù)，漿料擠出成型技術(shù)，分層實(shí)體制造技術(shù)，激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)，立體光刻技術(shù)。噴墨打印技術(shù)（IJP）主要以運(yùn)用三維打印技術(shù)和噴墨沉積技術(shù)為主，打印出的產(chǎn)品可以有效的控制陶瓷坯體的成分和結(jié)構(gòu)，但是坯體的精度和強(qiáng)度較低；漿料擠出成形技術(shù)（類FDM）與塑料3D打印的熔融沉積成型技術(shù)（FDM）相類似，具有可以實(shí)現(xiàn)多種材料組合的優(yōu)點(diǎn)，但也有擠出最小直徑受限，在結(jié)構(gòu)上受到局限，精度較低的缺點(diǎn)。分層實(shí)體制造技術(shù)（LOM）屬于一種薄片材料疊加工藝，該工藝成型速度快，不需要支撐結(jié)構(gòu)，后期處理過程較為簡單，適合制造層狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品。但由于薄片材料需要進(jìn)行切割疊加，導(dǎo)致材料利用率低，產(chǎn)品成型后，層與層之間有明顯的臺階效應(yīng)，后期需要大量的拋光打磨處理。激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)（SLS）主要通過壓輥、激光器和工作臺三個組件來實(shí)現(xiàn)陶瓷3D打印，該技術(shù)在使用陶瓷材料進(jìn)行打印時(shí)需要添加粘結(jié)劑以確保陶瓷燒結(jié)成型，因此使用該技術(shù)制備成型的產(chǎn)品受粘結(jié)劑影響，具有密度低，力學(xué)性能差，后期維護(hù)繁瑣等缺點(diǎn)，這也是制約此種技術(shù)發(fā)展的核心問題。立體光刻技術(shù)（SLA）又稱光固化成形技術(shù)，細(xì)分為激光掃描固化工藝和面固化工藝。該種技術(shù)工藝發(fā)展至今已經(jīng)較為成熟，適用于多種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高的產(chǎn)品。2.23D打印技術(shù)應(yīng)用于陶瓷創(chuàng)作領(lǐng)域的優(yōu)勢2.2.13D打印陶瓷藝術(shù)品獨(dú)特的藝術(shù)審美陶瓷3D打印藝術(shù)品的審美深受兩個因素所影響。其一是設(shè)計(jì)中使用的數(shù)字建模以及加工中使用的機(jī)械制造等技法工藝，使得布滿理性的機(jī)械幾何外觀成為3D打印陶瓷藝術(shù)品的顯著特征。這種外形的審美體現(xiàn)出了充滿規(guī)律的節(jié)奏感和富有韻律的變化，甚至某些作品還體現(xiàn)出未來的科技感。3D打印技術(shù)制作的陶瓷藝術(shù)品經(jīng)過機(jī)械精確的加工，對比傳統(tǒng)的陶瓷作品，在每一個細(xì)節(jié)還體現(xiàn)出了超乎人力所能及的精準(zhǔn)與對稱，在使用3D打印技術(shù)進(jìn)行陶瓷藝術(shù)品的創(chuàng)作時(shí)，往往需要在傳統(tǒng)陶瓷設(shè)計(jì)理念和藝術(shù)審美的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充和強(qiáng)化，才可以使打印出的作品不至于“落入俗套”，而兩者的區(qū)別在于“3D打印技術(shù)作為一種加工和創(chuàng)造手段，能夠改變產(chǎn)品的屬性和形式，而產(chǎn)品的變化也將映射到工藝層面”。另一個因素則是受到后現(xiàn)代主義思潮的熏陶，在后現(xiàn)代主義思潮中，藝術(shù)體現(xiàn)出“實(shí)用主義”的原則，一切技術(shù)手段的應(yīng)用以為藝術(shù)的服務(wù)為標(biāo)準(zhǔn)，展現(xiàn)了強(qiáng)大的包容性，使得3D打印陶瓷藝術(shù)品的審美風(fēng)格在實(shí)用性和藝術(shù)性之間找到合適的平衡點(diǎn)，“想到即可做到”“24小時(shí)內(nèi)從概念變?yōu)楫a(chǎn)品”等等理念無一不代表著“道”與“器”的和諧統(tǒng)一。如圖2-1所示：圖2-1陶瓷3D打印的咖啡杯2.2.23D打印陶瓷藝術(shù)品天然的技術(shù)優(yōu)勢讓復(fù)雜設(shè)計(jì)變?yōu)榭赡?，重新審視作品的藝術(shù)價(jià)值。傳統(tǒng)陶瓷藝術(shù)品在制作，燒結(jié)等工藝階段時(shí)，常常會出現(xiàn)變形，甚至碎裂的情況。這也就造成了工藝難度越大，燒成難度系數(shù)越高的陶瓷藝術(shù)品成本越高，對陶瓷制作者的要求也越高，最終形成陶瓷藝術(shù)品的天價(jià)，而這種高額的價(jià)格，卻忽略了作品本身真正的價(jià)值。反觀在某些領(lǐng)域利用3D打印技術(shù)可以很容易的實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工藝難以實(shí)現(xiàn)的環(huán)節(jié)，從而降低陶瓷藝術(shù)品的價(jià)格，讓制作者有更多的機(jī)會重新審視作品的藝術(shù)價(jià)值。豐富創(chuàng)作手段，提高容錯率。3D打印技術(shù)對比于傳統(tǒng)陶瓷工藝中的支燒成型，在作品的創(chuàng)作寬度上更加自由。以激光3D打印陶瓷粉末的技術(shù)為例，通過激光對混合材料的燒結(jié)，使得陶瓷粉末逐層累積的同時(shí)可以保持打印的形態(tài)而不必?fù)?dān)心塌陷，因此此種工藝可以創(chuàng)作出更多鏤空、中空或燒制過程中容易變形的作品。除了更多的創(chuàng)作自由度以外，3D打印技術(shù)還提供了最小化原型的試驗(yàn)可行性。傳統(tǒng)手工陶瓷，如果想進(jìn)行創(chuàng)新的試驗(yàn)，成本是非常高昂的，并且對創(chuàng)作者的時(shí)間成本也是一個巨大的考驗(yàn)，但是利用3D打印技術(shù)，則可以進(jìn)行不同形態(tài)創(chuàng)新作品的小批量制作，對于創(chuàng)作本身來說，極大的提高了容錯率。提升效率，可復(fù)制性的網(wǎng)絡(luò)傳輸。利用3D打印技術(shù)帶來的效率變革，最著名的例子當(dāng)屬西班牙設(shè)計(jì)師伯納特·屈尼的“每天一個咖啡杯”，每個杯子從構(gòu)思設(shè)計(jì)到制作成型都控制在24小時(shí)以內(nèi)，在24小時(shí)內(nèi)將產(chǎn)品從概念變?yōu)閷?shí)物。這種制作效率的提升是3D打印技術(shù)相比傳統(tǒng)陶瓷的最大優(yōu)勢，與此同時(shí)，由于3D打印的核心技術(shù)數(shù)字化設(shè)計(jì)，也使得傳統(tǒng)陶瓷藝術(shù)品的易碎，難以運(yùn)輸和安裝的問題得到了解決，當(dāng)下利用3D打印作品可復(fù)制性的特點(diǎn)，可以直接進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。如圖2-2所示圖2-2陶瓷3D打印的咖啡杯33D打印制作陶瓷藝術(shù)品的設(shè)計(jì)與工藝3.13D打印制作陶瓷藝術(shù)品的設(shè)計(jì)理念3.1.1陶瓷藝術(shù)品的整體設(shè)計(jì)風(fēng)格的確定在開始設(shè)計(jì)與制作之前，首先需要確定的是作品整體的藝術(shù)風(fēng)格，考慮到3D打印技術(shù)的優(yōu)勢和缺陷，將實(shí)際案例的作品分為兩個方向進(jìn)行嘗試。第一種是更注重作品裝飾性審美的方向，通過仿真性設(shè)計(jì)、繼承傳統(tǒng)陶瓷審美的設(shè)計(jì)、突破傳統(tǒng)造型的設(shè)計(jì)等方式來傳達(dá)3D打印陶瓷藝術(shù)品獨(dú)有的裝飾屬性。第二種是更注重作品功能性的研究方向，通過對建筑藝術(shù)、傳統(tǒng)工藝、功能性陶瓷等多種藝術(shù)門類作品的參考，以及對還原、混合、重組等前沿理念的嘗試，設(shè)計(jì)出更具功能性的3D打印陶瓷藝術(shù)作品。3.1.2多種數(shù)字化建模在設(shè)計(jì)中的運(yùn)用三維建模對于3D打印來說既是工藝流程的核心，更是設(shè)計(jì)流程的重中之重，“3D打印對模型的要求是比較嚴(yán)格的，一旦設(shè)計(jì)過程中數(shù)據(jù)模型的多邊形的面出現(xiàn)了重疊和穿透，都會造成3D打印對數(shù)據(jù)分析的錯誤而不能順利的完成模型的打印”而可用于3D打印的三維建模軟件也有各自的優(yōu)勢和弊端。當(dāng)下常用于3D打印技術(shù)的三維數(shù)字建模軟件有3DsMAX、Inventor、Sketchup、SolidWorks等等。經(jīng)過對不同軟件的分析和嘗試，論文中的實(shí)際案例設(shè)計(jì)最終選擇了3DsMax與Zbrush兩款軟件，以3DsMax進(jìn)行主要模型設(shè)計(jì)與創(chuàng)建，再以Zbrush對模型進(jìn)行雕刻和后期處理。圖3-13D打印作品的數(shù)字化建模3.1.3傳統(tǒng)陶瓷審美在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中的繼承嘗試?yán)^承傳統(tǒng)陶瓷審美的設(shè)計(jì)，需要參考大量的傳統(tǒng)陶瓷，提煉出傳統(tǒng)陶瓷的設(shè)計(jì)美感與裝飾性上的獨(dú)特優(yōu)勢，然后在符合整體藝術(shù)風(fēng)格的框架下進(jìn)行3D打印陶瓷藝術(shù)品的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的核心在于繼承提煉出的傳統(tǒng)陶瓷審美，以傳統(tǒng)花器陶瓷藝術(shù)品為例，造型大致可分為玉壺春瓶造型、油錘瓶造型、瓜棱瓶造型、梅瓶造型、四方瓶造型等等，縱觀以上造型的共同點(diǎn)有上下口徑不同，豐富而又圓潤的流線外觀，隨外觀變化的瓶口等。提煉出精髓后，第二步就是與3D打印技術(shù)結(jié)合進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，例如圖中作品采用流線螺旋形外觀塑造花器的整體外觀，花器頸部也保留傳統(tǒng)陶瓷的口徑變化，但在花器的腰部、底部、瓶口均采用直線棱角方式進(jìn)行起承轉(zhuǎn)合，并使花器與四方瓶相似，四壁以直角構(gòu)成。3.23D打印制作陶瓷藝術(shù)品的工藝流程3.2.1三維模型的制作數(shù)字模型的構(gòu)建作為利用3D打印技術(shù)進(jìn)行陶瓷藝術(shù)品制作的第一步驟，始終承擔(dān)著最核心的作用。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作方式在處理陶瓷曲面造型上存在很多技術(shù)難點(diǎn)，然而隨著數(shù)字化技術(shù)的介入，使得設(shè)計(jì)師可以在處理一些復(fù)雜曲面時(shí)變得更加靈活多變。設(shè)計(jì)師根據(jù)數(shù)字模型和3D打印的實(shí)物能夠更加直觀地審視作品的造型特征，快速的迭代設(shè)計(jì)方案，為生產(chǎn)制造提供數(shù)據(jù)以及技術(shù)保障。在實(shí)際設(shè)計(jì)的流程中，三維模型的制作一般有正向與逆向兩種方式：正向的制作過程是陶瓷藝術(shù)家嘗試給出作品的二維紙面設(shè)計(jì)圖，并盡可能的確定好作品的尺寸，以及作品的外觀、支撐、鏈接等結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)，再由三維模型設(shè)計(jì)師依據(jù)給定的二維紙面設(shè)計(jì)圖進(jìn)行三維模型的創(chuàng)建；逆向的制作過程則是陶瓷藝術(shù)家參考實(shí)物模型，對實(shí)體參照物進(jìn)行三維掃描成型，然后在參照物的三維模型基礎(chǔ)上進(jìn)行二次創(chuàng)作，可以將自己的設(shè)計(jì)理念或希望更改的結(jié)構(gòu)，通過數(shù)字化手段直接顯現(xiàn)，并最終形成自我創(chuàng)作的作品。可見無論是正向還是逆向的設(shè)計(jì)制作過程，都給予陶瓷藝術(shù)家更自由、更豐富的創(chuàng)作手段。3.2.23D打印技術(shù)制作泥坯陶瓷3D打印技術(shù)的原理是基于降低維度的理念，將原始的三維模型通過軟件處理為二維的圖形，并生成不同的直角坐標(biāo)點(diǎn)，再依據(jù)直角坐標(biāo)點(diǎn)生成不同的代碼，最后在數(shù)控機(jī)床上輸入代碼進(jìn)行分層打印。因此基于這種原理，陶瓷3D打印技術(shù)引入“切片”的概念，“切片”的厚度則成為分層3D打印技術(shù)的一個核心數(shù)據(jù)，理論上來說“切片”允許的厚度越薄，作品就可以承受更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，打印出的最終作品也越精確。圖3-23D打印黏土的步驟所以除了對3D打印設(shè)備存在越來越精密的要求以外，對于3D打印的陶瓷材料也提出了更高的要求，在過往的制作中，常使用濕黏土作為打印材料，但濕黏土不夠結(jié)實(shí)，在“切片”厚度較薄的情況下，容易發(fā)生塌陷、破漏、變形等問題，無法制作出更復(fù)雜的形狀，而硬質(zhì)黏土可以完美的解決這個問題，因此現(xiàn)階段的陶瓷打印都使用硬質(zhì)黏土。3.2.3陶瓷材料表面的后處理在燒制之前，首先需要對打印過程中出現(xiàn)的殘缺或多余的拉絲現(xiàn)象，采用細(xì)砂紙進(jìn)行表面手工輕微打磨。在完成燒制以后，還需要對作品進(jìn)行進(jìn)一步的表面打磨，陶瓷材料的表面完整性和尺寸精度是打磨的關(guān)鍵，為了獲得最大的材料磨除率，一般使用高速磨削，高速深磨加工，緩進(jìn)給磨削等工藝。論文中的實(shí)際案例，采用“SYNO-SOURCE-2638”型號的陶瓷3D打印設(shè)備，具有較高的模型精確度，因此后期采用高速磨削的工藝進(jìn)行表面后處理，同時(shí)為防止表面產(chǎn)生磨削裂紋，還在后處理過程中，采用了氣泡試驗(yàn)的非損傷法來測試表面裂紋，以及物理檢測法來測試磨削表面的殘余應(yīng)力。通過以上工藝來保證模型最終的物理性能不會被破壞。3.2.4作品成型后的上釉燒制在陶瓷作品成型之后，往往還會進(jìn)行上釉燒制的工序，這一點(diǎn)3D打印陶瓷藝術(shù)品與傳統(tǒng)手工藝陶瓷藝術(shù)創(chuàng)作并無太大區(qū)別。唯一存在的問題是利用3D打印技術(shù)，往往會有某些結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜的作品，對于此類，結(jié)構(gòu)復(fù)雜但尺寸卻并不是非?？鋸埖奶沾伤囆g(shù)品上釉多采用“侵釉法”。論文中的實(shí)際案例采用的是“噴釉法”與“侵釉法”相結(jié)合的方式進(jìn)行上釉，并最終采用約1300攝氏度的高溫?zé)贫伞?增強(qiáng)3D打印陶瓷藝術(shù)品功能性的技術(shù)和方法4.1優(yōu)化3D打印流程中的幾何運(yùn)算是增強(qiáng)實(shí)用性的主要手段在3D打印的制作流程中，分層制造、切片計(jì)算等環(huán)節(jié)的本質(zhì)都是幾何運(yùn)算，因此優(yōu)化幾何運(yùn)算可以有效增強(qiáng)產(chǎn)品的功能實(shí)用性，或改善產(chǎn)品的性能參數(shù)。這也是3D打印陶瓷藝術(shù)品相比較于傳統(tǒng)手工藝陶瓷藝術(shù)品的優(yōu)勢所在，可以借助計(jì)算機(jī)軟件等輔助工具進(jìn)行產(chǎn)品成型之前的優(yōu)化工序，降低了大量的人力成本，提高了試錯的空間。幾何運(yùn)算在3D打印制作陶瓷藝術(shù)品完整流程中的重要性，主要體現(xiàn)在兩個環(huán)節(jié)：一是在數(shù)字化階段，由于計(jì)算機(jī)的存在，使得陶瓷藝術(shù)家對作品設(shè)計(jì)的尺寸、結(jié)構(gòu)等問題不再需要通過經(jīng)驗(yàn)來預(yù)判是否會出現(xiàn)關(guān)鍵性錯誤，只需要利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行簡單的測算便可避免這些問題。二是在允許通過計(jì)算嘗試一些極限性的作品尺寸與結(jié)構(gòu)，得益于數(shù)字化的手段，陶瓷藝術(shù)家可以大膽的提出創(chuàng)新的假設(shè)，再利用幾何運(yùn)算的方式來驗(yàn)證其可行性。4.2三維模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和幾何優(yōu)化功能性設(shè)計(jì)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，“3D打印利用三維數(shù)據(jù)，完全由數(shù)字進(jìn)行控制，能夠加工形態(tài)更復(fù)雜、結(jié)構(gòu)更多樣、特性突破常規(guī)的三維物體”，因此三維模型在3D打印工藝流程中的重要性體現(xiàn)在最終產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要在模型階段完成。所謂結(jié)構(gòu)，在3D打印產(chǎn)品中主要指結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，產(chǎn)品的穩(wěn)定性，連接機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，外表面結(jié)構(gòu)處理等等。因此三維模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析為：首先是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，與產(chǎn)品的穩(wěn)定性密切相關(guān)，其優(yōu)化的核心是承載荷度不足的問題，論文里實(shí)際案例采用的方法是借助PRO/E軟件對需要打印的三維模型進(jìn)行應(yīng)力分析，找出承受結(jié)構(gòu)強(qiáng)度壓力最大，也是最容易出現(xiàn)變形和斷裂的部位，進(jìn)行幾何運(yùn)算來優(yōu)化，這一方法的優(yōu)勢是不需要額外增添過多的支撐結(jié)構(gòu)，防止破壞作品的整體審美。其次是連接機(jī)構(gòu)優(yōu)化主要涉及兩大類，分別是靜態(tài)連接機(jī)構(gòu)的優(yōu)化和動態(tài)連接機(jī)構(gòu)的優(yōu)化。靜態(tài)連接機(jī)構(gòu)大多為積木式或交錯式連接機(jī)構(gòu)，主要在產(chǎn)品中起到組合拼裝，構(gòu)建成型等作用，因此優(yōu)化的主要目標(biāo)是如何能夠在完整三維模型的基礎(chǔ)下順利打印出每一個靜態(tài)連接機(jī)構(gòu)的子產(chǎn)品。這里采用的優(yōu)化方法是進(jìn)行幾何運(yùn)算提取出模型中的初始連接部位，然后進(jìn)行遞歸運(yùn)算按連接結(jié)構(gòu)依次提取出剩下的連接部位。動態(tài)連接機(jī)構(gòu)的優(yōu)化大體流程和靜態(tài)連接機(jī)構(gòu)相似，但是兩者區(qū)別在于動態(tài)連接機(jī)構(gòu)優(yōu)化的內(nèi)容需要更多的考慮幾何運(yùn)動的合理性，例如：運(yùn)動軸心半徑的范圍，不同部位聯(lián)動時(shí)的物理規(guī)律等等，更為重要的核心點(diǎn)是如何在加入動態(tài)連接機(jī)構(gòu)以增強(qiáng)產(chǎn)品功能性的同時(shí)，不破壞整體的藝術(shù)審美。對于這一問題，目前主要采用的方法是在三維數(shù)據(jù)模型制作階段加入動畫進(jìn)行調(diào)試，然后優(yōu)化三維模型在動畫階段的物理幾何表現(xiàn)，最終進(jìn)行打印成型。最后對于期望提高產(chǎn)品的功能性，構(gòu)建復(fù)雜的外觀，那么提供特殊光學(xué)和力學(xué)特征的材料就是必不可少的3D打印素材，因此也導(dǎo)致最后成型的產(chǎn)品外表面需要耗費(fèi)大量的后處理工時(shí)，而針對外表面的結(jié)構(gòu)處理的優(yōu)化主要包括表面散射優(yōu)化、空間變化反射優(yōu)化、變形效果優(yōu)化等等。三維模型的幾何優(yōu)化主要表現(xiàn)在：模型分割優(yōu)化、模型重心優(yōu)化、分層打印優(yōu)化三個方面。第一方面模型分割優(yōu)化是針對尺寸超過打印設(shè)備最大打印尺寸的產(chǎn)品進(jìn)行的優(yōu)化，3D打印技術(shù)目前為止仍然受到打印設(shè)備的限制，不同的設(shè)備都有其自身所能打印的最大尺寸，這也導(dǎo)致了在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，某些需要尺寸支撐的功能性得不到滿足，因此通過幾何運(yùn)算對模型進(jìn)行分割，然后打印出分割的每個子模型，最后進(jìn)行組裝以達(dá)到制作出合適產(chǎn)品的工藝流程。模型分割優(yōu)化的本質(zhì)是化整為零，再積零為整的一個過程，在優(yōu)化流程中，需要滿足三個層面的條件約束，分別是打印層面約束，即優(yōu)化分割后的尺寸可打印并且不會過于瑣碎；組裝層面約束，即符合最后成型產(chǎn)品的組裝順序并且留有連接插槽等接口；結(jié)構(gòu)層面約束，即優(yōu)化分割后要考慮每個子模型的結(jié)構(gòu)，既要避免出現(xiàn)容易打印變形的結(jié)構(gòu)也要考慮最后成型不宜出現(xiàn)太過粗糙的結(jié)構(gòu)縫隙等美觀因素。第二方面模型重心優(yōu)化的重點(diǎn)在于優(yōu)化從三維模型到實(shí)體產(chǎn)品的平衡問題，即在模型階段在軟件中可以無視物理規(guī)則處理為任何形狀，也可以隨意轉(zhuǎn)動擺放角度。但是進(jìn)入制作階段就不能忽視平衡的問題，否則最后的成品要么無法正常展示，要么就需要借助厚重的底座來保持平衡，無論哪一種情況都會影響到作品的整體藝術(shù)感和功能性。因此論文的實(shí)際案例采用以下方法優(yōu)化模型的重心：一是挖空打印產(chǎn)品的內(nèi)部區(qū)域，減輕整體重量，使重心上移來保持平衡；二是通過懸掛法，找出模型的重心位置，然后在盡可能保持外觀形狀的前提下對外表面進(jìn)行幾何變形處理。第三方面分層打印優(yōu)化，其本質(zhì)是降低產(chǎn)品的打印成本，3D打印技術(shù)即使經(jīng)過長久的發(fā)展，高額的材料成本也一直是自身的劣勢所在。例如論文結(jié)合實(shí)際案例中需要的實(shí)用功能性，如果不做優(yōu)化，則會極大的提高打印成本，因此在這個案例中，采用“蒙皮—鋼架”的優(yōu)化方式，這一理論來自于建筑領(lǐng)域，即利用內(nèi)部細(xì)長的支撐架與外部的“蒙皮”結(jié)合以達(dá)到既節(jié)省了制作成本，又可以展現(xiàn)整體效果的原理。致謝致謝 對于本次論文的寫作首先我要感謝我的老師，在我對于論文感到迷茫的時(shí)候，是我的老師耐心的為我講解論文寫作的過程，積極的引導(dǎo)我如何思考并發(fā)現(xiàn)問題，如何切實(shí)有效的解決問題。其次感謝西安交大給了我一個良好的學(xué)習(xí)平臺，在這里讓我接觸到專業(yè)的各方面的理論知識。在眾多的老師的教導(dǎo)下，讓我進(jìn)一步的深化認(rèn)識，打開思路，將所學(xué)所想融會貫通，把學(xué)到的知識切實(shí)的落實(shí)到實(shí)踐中去，將知識轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力。不僅如此，在這樣一個平臺上，還讓我結(jié)識了眾多志同道合的同學(xué)，我們彼此交流，相互促進(jìn)，思想在碰撞中擦出絢麗的光華，讓我們所接觸的知識在討論和模擬運(yùn)用中得到升華。最后感謝在我寫作期間幫助我的同事和領(lǐng)導(dǎo)，謝謝你們?yōu)槲姨岢龅闹锌系囊庖姾徒ㄗh。總之，感謝在這段學(xué)習(xí)期間在我身邊幫助過我的每個人，你們的鼓勵是我繼續(xù)前進(jìn)的動力。感謝你們在我春風(fēng)得意時(shí)的及時(shí)提醒，也感謝你們在我意志消沉?xí)r候的每一次激勵。感謝有你們同在!參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]吳王鵑.淺談房屋施工技術(shù)與質(zhì)量管理[J].江西建材,2019(12):162+164.[2]余恭勇.施工監(jiān)理現(xiàn)場的質(zhì)量管理策略分析[J].江西建材,2019(12):219+221.[3]王柯柯.市政道路橋梁工程施工質(zhì)量管理要點(diǎn)探析[J].住宅與房地產(chǎn)