模型打印及成型技術(shù) 課件 第一章  模型制作的基礎(chǔ)理論

模型打印及成型技術(shù)第一章模型制作的基礎(chǔ)理論第一節(jié)?模型制作的基本概念第二節(jié)?模型制作的歷史和發(fā)展第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別第四節(jié)?模型制作基礎(chǔ)工具及使用要領(lǐng)學(xué)習(xí)目標(biāo)

通過本章學(xué)習(xí)，讓學(xué)生對模型制作的基本概念和原則有初步認(rèn)識(shí)，了解模型制作在工業(yè)設(shè)計(jì)課程內(nèi)的橫向和縱向脈絡(luò)，并掌握基礎(chǔ)工具的選擇和使用。第一節(jié)?模型制作的基本概念一、模型制作的功能及意義（1）測試和改進(jìn)所設(shè)計(jì)的功能。（2）測試各種材料、結(jié)構(gòu)、表面處理工藝等方面的性能。（3）幫助設(shè)計(jì)師描述產(chǎn)品。（4）設(shè)計(jì)師在前期草模階段，還可以實(shí)現(xiàn)DesignbyDoing（邊做邊設(shè)計(jì)）的設(shè)計(jì)理念，它可以讓設(shè)計(jì)師在動(dòng)手過程中及時(shí)認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)的漏洞，并迅速對設(shè)計(jì)做出調(diào)整。第一節(jié)?模型制作的基本概念第一節(jié)?模型制作的基本概念第一節(jié)?模型制作的基本概念二、與專業(yè)和相關(guān)課程的關(guān)系在德國高校，模型制作的重要性等同于“手繪快速表達(dá)”，一般要求在正式開始項(xiàng)目設(shè)計(jì)課程之前，完成模型制作的基本培訓(xùn)。以德國Wuppertal大學(xué)為例，這3塊課程以工作坊的形式開展，每個(gè)學(xué)期一般有一次以上，時(shí)長在3~5天不等，安排在主干設(shè)計(jì)課的不同階段，如手繪安排在主干設(shè)計(jì)課的前端，模型安排在中前段，建模安排在中后段。第一節(jié)?模型制作的基本概念三、模型制作種類1.設(shè)計(jì)展示模型主要是用來展示所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能和概念，它必須要能夠模擬功能效果或者真實(shí)還原所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能。第一節(jié)?模型制作的基本概念它也能夠展示該設(shè)計(jì)的視覺效果，模擬真實(shí)材質(zhì)、表面處理等效果。第一節(jié)?模型制作的基本概念2.視覺展示模型只要求有外觀效果上的展示，包括形態(tài)、材質(zhì)、顏色、殼體結(jié)構(gòu)、交互界面、按鈕插座等，所有外觀可見的部件都要一一展示出來。第一節(jié)?模型制作的基本概念第一節(jié)?模型制作的基本概念3.概念和設(shè)計(jì)驗(yàn)證模型（1）功能概念論證。前期通過頭腦風(fēng)暴等手段獲得的概念功能設(shè)計(jì)往往存在較大的漏洞甚至不可行，需要通過一些非常簡單、方便、低成本的草模進(jìn)行快速驗(yàn)證，刪除不可行方案。第一節(jié)?模型制作的基本概念第一節(jié)?模型制作的基本概念（2）造型驗(yàn)證。當(dāng)把圖稿上的二維方案轉(zhuǎn)變成三維立體的時(shí)候，對于初級(jí)設(shè)計(jì)師來說，將會(huì)面臨很多現(xiàn)實(shí)問題，如造型尺寸是否符合人機(jī)工程的要點(diǎn)，體量和比例會(huì)不會(huì)失調(diào)等。同樣也需要通過如聚氨酯泡沫等材料進(jìn)行快速造型方案的驗(yàn)證。第一節(jié)?模型制作的基本概念四、模型制作的原則123效果與成本模型設(shè)計(jì)是否科學(xué)、合理，在很大程度上決定了模型的生產(chǎn)技術(shù)、質(zhì)量水平和成本消耗。工藝與科技綠色與環(huán)保在模型制作時(shí)要根據(jù)模型預(yù)期效果和預(yù)算，選擇適合的工藝和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)效果的技術(shù)。在模型制作的過程中，解決環(huán)保問題的出發(fā)點(diǎn)和關(guān)鍵就是選擇綠色材料進(jìn)行制作。第二節(jié)?模型制作的歷史和發(fā)展一、純手工時(shí)代制作方法簡便、快速，取材較為廣泛而且價(jià)格低廉。制作周期長，尺度精確性不夠等。第二節(jié)?模型制作的歷史和發(fā)展二、普通機(jī)床加工時(shí)代（1）幫助設(shè)計(jì)師對模型進(jìn)行快速修改、調(diào)整。（2）在制作過程中允許設(shè)計(jì)師一邊思考一邊動(dòng)手，這期間可以幫助設(shè)計(jì)師發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)漏洞或者原圖紙?jiān)O(shè)計(jì)上的不足，進(jìn)行及時(shí)調(diào)整或者彌補(bǔ)。第二節(jié)?模型制作的歷史和發(fā)展三、數(shù)控機(jī)床加工時(shí)代能加工復(fù)雜異形零件，具有良好的柔性、高精度和可靠的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。第二節(jié)?模型制作的歷史和發(fā)展第二節(jié)?模型制作的歷史和發(fā)展四、3D打印增材制造時(shí)代3D打印技術(shù)（3DPrinting），是增材成形技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別一、模型制作的一般流程任務(wù)簡報(bào)分析1調(diào)研和分析2制圖和加工順序的確定3制作與裝配4第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別二、不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程導(dǎo)致模型制作的差異國內(nèi)常見的設(shè)計(jì)流程以德國烏帕塔爾大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)系的TechnicalDesign（技術(shù)設(shè)計(jì)方向）為例，設(shè)計(jì)流程和模型配合第一步：市場調(diào)研（缺乏設(shè)計(jì)研究，導(dǎo)致結(jié)論沒有洞察點(diǎn)，無法為后期的概念設(shè)計(jì)提供靈感）。第二步：創(chuàng)意設(shè)計(jì)和造型設(shè)計(jì)。第三步：建模和最終視覺模型。第一步：設(shè)計(jì)研究含行為分析、市場調(diào)研、目標(biāo)人群研究等，獲取洞察點(diǎn)和設(shè)計(jì)框架條件、設(shè)計(jì)要點(diǎn)。第二步：局部概念設(shè)計(jì)，對局部設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行功能概念設(shè)計(jì)。模型支持：簡易模型制作以供概念論證。第三步：整合概念設(shè)計(jì)，基于局部功能概念設(shè)計(jì)，對其進(jìn)行整合，并形成若干個(gè)整個(gè)概念設(shè)計(jì)方案。模型支持：簡易模型制作以供概念提包、設(shè)計(jì)檢討。第四步：發(fā)散性造型設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)研究部分的框架范圍進(jìn)行大量發(fā)散性造型方案設(shè)計(jì)。模型支持：造型草模制作以供內(nèi)部設(shè)計(jì)檢討，包括風(fēng)格走向、形態(tài)、比例、體量、人機(jī)工程點(diǎn)等的早期設(shè)計(jì)要點(diǎn)的確定。第五步：設(shè)計(jì)優(yōu)化，對第四步的最終方案進(jìn)行優(yōu)化，包括結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、表面處理、色彩、殼體分型等。模型支持：優(yōu)化模型供內(nèi)部設(shè)計(jì)檢討。第六步：設(shè)計(jì)定稿與最終演示模型制作。第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別超市自助掃描儀的設(shè)計(jì)流程。第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別三、國內(nèi)設(shè)計(jì)教育在培養(yǎng)動(dòng)手能力方面的培養(yǎng)現(xiàn)狀在動(dòng)手能力的培養(yǎng)上缺少本質(zhì)性的認(rèn)識(shí)和投入。我國的高校體制無法引入擁有專業(yè)模型技能的人員，導(dǎo)致模型教學(xué)的師資力量薄弱，多數(shù)高校只能引入油泥模型模塊代替整體模型教學(xué)。我國的高校保險(xiǎn)體制不全面，除了常規(guī)的醫(yī)療險(xiǎn)，目前還沒有針對高校里的意外事故險(xiǎn)。第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別四、國內(nèi)外對模型技術(shù)工藝的研發(fā)與投入國內(nèi)國外國內(nèi)一些知名高校已開始加大對模型工作室的投入力度。與此同時(shí)，一些設(shè)計(jì)公司也劃分出一定的空間，裝備3D打印機(jī)和初級(jí)模型加工設(shè)備，以供設(shè)計(jì)師更便捷地進(jìn)行草模制作，進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。國內(nèi)有相當(dāng)數(shù)量的專業(yè)模型制作公司，且模型制作成本相對國外而言有著絕對的價(jià)格優(yōu)勢，目前國內(nèi)的高校和企業(yè)的精模往往委托模型公司加工。因此，國內(nèi)目前的格局是高校和一部分設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)自行進(jìn)行草模、一般精度模型制作，而形成產(chǎn)業(yè)鏈的模型制作機(jī)構(gòu)承擔(dān)最終高端展示用模型和樣機(jī)制作。國外高校的模型一般都由學(xué)生全程自行制作，其模型空間規(guī)模大且專業(yè)，稱之為模型車間。工業(yè)設(shè)計(jì)的模型車間一般分金工車間和木工車間，以德國烏帕塔爾大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)系的模型車間為例，配置噴漆房、機(jī)加工車間、裝配車間、切割打磨車間、數(shù)控加工車間5大部分，占地面積約400平方米，供約100名工業(yè)設(shè)計(jì)系在讀學(xué)生使用。在一些藝術(shù)設(shè)計(jì)類院校，擁有更多種類的工作車間，例如，伍珀塔爾大學(xué)，擁有織物車間、人造材料車間、精細(xì)金屬加工車間、金工車間、陶藝車間、木工車間等27個(gè)服務(wù)于其所設(shè)設(shè)計(jì)專業(yè)的車間。第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別五、以德國和上海為例的模型房規(guī)章制度設(shè)計(jì)考證上崗的管理教學(xué)制度（1）大一期間，每學(xué)期開設(shè)模型課，進(jìn)行理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，理論部分主要包含實(shí)驗(yàn)室使用規(guī)范；實(shí)踐教學(xué)占70%，要求學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握每一個(gè)設(shè)備的操作流程與使用規(guī)則。（2）先進(jìn)行理論考核，通過后進(jìn)行實(shí)踐考核，最后發(fā)放模型房上崗證書。形式略類同汽車駕照考核。理論部分主要教導(dǎo)學(xué)生如何使用模型房，包括設(shè)備的借用、衛(wèi)生清潔、2人留守制等；實(shí)踐部分主要涉及如何正確、安全的操作電動(dòng)設(shè)備，模型房的事故主要來自電動(dòng)設(shè)備的不規(guī)范操作。第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別（3）通過理論考核后，方可進(jìn)入模型房進(jìn)行模型制作，但僅限手動(dòng)工具；通過電動(dòng)工具實(shí)踐考核后，方可借用電動(dòng)工具。實(shí)踐考核通過單元會(huì)被打上通過日期，同時(shí)模型房管理系統(tǒng)留檔，如圖1-3-12所示，電刨、壓刨未通過，則不可借用，也不可使用其他同學(xué)借來的電刨、壓刨機(jī)進(jìn)行操作，但可借用車床銑床等已通過考核的設(shè)備。一旦發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作，沒收上崗證，不得重考。（4）獲得上崗證后，在正式開始使用模型房前，學(xué)生還需同模型房簽訂一份協(xié)議，主要內(nèi)容強(qiáng)調(diào)：實(shí)驗(yàn)室需要確保設(shè)備、工具的穩(wěn)定性和安全性，實(shí)驗(yàn)員需控制現(xiàn)場；學(xué)生需要嚴(yán)格遵守操作規(guī)范和模型房規(guī)章制度，如因違規(guī)操作導(dǎo)致事故者，責(zé)任由本人承擔(dān)；對他人造成傷害者，也相應(yīng)承擔(dān)責(zé)任。如學(xué)生無上崗證，但又因?yàn)檎n程設(shè)計(jì)需要制作模型，從安全角度考慮，建議學(xué)生委托社會(huì)上的專業(yè)模型廠進(jìn)行加工，而不是冒險(xiǎn)自行操作。第四節(jié)?模型制作基礎(chǔ)工具及使用要領(lǐng)一、切割類：刀、鋸、鑿子1.美工刀注意：（1）規(guī)格是否符合要求。一般美工刀分為小、中、大、特大H型等，所以要根據(jù)具體情況選擇合適規(guī)格的美工刀。（2）刀刃使用長度。刀刃伸出過長的話會(huì)被折斷，很危險(xiǎn)。刀刃伸出部分一般不超過2節(jié)。（3）刀片是否完好。使用具有良好切削刃的刀片，將有助于確保消費(fèi)者的安全，消除對作品的損害，并保證干凈利落的切割。（4）使用要求。使用時(shí)，一只手握緊刀柄，并確認(rèn)另一只手的放置位置。如果把手放在刀刃路徑上，一旦用力過猛，很容易受傷?。?）配合切割墊使用。使用切割墊有助于保護(hù)工作臺(tái)表面，而且可以延長刀片的使用壽命。第四節(jié)?模型制作基礎(chǔ)工具及使用要領(lǐng)2.弓鋸和手鋸（1）弓鋸。在正常使用情況下，垂直向下切割，并將弓鋸放在臺(tái)虎鉗上，鋼鋸片將面向前方。第四節(jié)?模型制作基礎(chǔ)工具及使用要領(lǐng)（2）手鋸。精密度：對于板厚加分齒間距能顯現(xiàn)出實(shí)際切槽寬度有多少距離差。切面光滑度：用鋸把材料切斷時(shí)，可以顯現(xiàn)出怎樣程度的切面，能光滑到什么樣的程度，用毛刺和觸感來判斷。第四節(jié)?模型制作基礎(chǔ)工具及使用要領(lǐng)3.鑿子平鑿：刀口是平的，刀口與鑿身呈倒等腰三角形，主要用于開四方形孔或是對一些四方形孔的修葺。斜鑿：有一個(gè)60度的切割角度，用于修葺和雕刻橫紋。圓鑿：刀口呈半圓形，主要用來開圓形孔位或是橢圓孔位。角鑿：類似于沖孔，具有L型的切削刃。用90度角加工出方孔、榫眼和角。第四節(jié)?模型制作基礎(chǔ)工具及使用要領(lǐng)第四節(jié)?模型制作基礎(chǔ)工具及使用要領(lǐng)二、夾具類：臺(tái)虎鉗、卡鉗1.臺(tái)虎鉗注意：（1）臺(tái)虎鉗安裝在鉗臺(tái)上，必須使固定鉗身的鉗口工作面處于鉗臺(tái)邊緣以外，以保證夾持長條形工件時(shí)工件的下端不受鉗臺(tái)邊緣的影響。（2）臺(tái)虎鉗必須牢固地安裝在鉗臺(tái)上，兩上夾緊螺釘必須扳緊，使工作時(shí)鉗身沒有松動(dòng)現(xiàn)象。否則容易損壞臺(tái)虎鉗并影響工作質(zhì)量。（3）夾緊工件時(shí)只允許依靠手的力量來夾扳動(dòng)手柄，以免絲桿螺母或鉗身損壞。（4）在進(jìn)行強(qiáng)力作業(yè)時(shí)，應(yīng)盡量朝向固定鉗身，否則將額外增加絲桿和螺母的受力，以致造成螺紋的損壞。（5）不要在活動(dòng)鉗身的光滑平面上進(jìn)行敲擊工作，以免降低它與固定鉗身的配合性能。（6）絲桿、螺母和其他活動(dòng)表面上都要經(jīng)常加潤滑油并保持清潔，以利于潤滑和防止生銹。第四節(jié)?模型制作基礎(chǔ)工具及使用要領(lǐng)第四節(jié)?模型制作基礎(chǔ)工具及使用要領(lǐng)2.卡鉗C形普通螺桿夾F形快速夾槍型夾角度夾桌鉗……第四節(jié)?模型制作基礎(chǔ)工具及使用要領(lǐng)第四節(jié)?模型制作基礎(chǔ)工具及使用要領(lǐng)三