基于3D打印思路的皮革材质美术工艺品创意设计研究.pdf

理 论 探 讨第 40 卷第 5 期皮革与化工Vol.40No.52023 年 10 月LEATHER AND CHEMICALSOct.2023收稿日期：2023-09-27基金项目：2022 年院级课题一般课题 文化自信背景下艺术类高职院校非遗科普的创新发展途径探究（项目编号：2022-A-3-4-5）作者简介：姚岚（1978-），女，汉，上海人，景德镇陶瓷大学艺术设计 2001 级硕士研究生，手工艺术学院副教授，主要研究方向为艺术设计、日用陶瓷设计。基于 3D 打印思路的皮革材质美术工艺品创意设计研究姚岚（上海工艺美术职业学院手工艺术学院，上海 201800）摘要：3D 打印是一种极具发展潜力的增材制造技术。本文总结了 3D 打印技术的一般流程，阐述了 3D 打印技术的出现对皮革材质美术工艺品创意设计思路的影响。基于 3D 打印技术思路，以案例的形式对皮革材质美术工艺品的创意设计进行分析，介绍了从制作思路、造型设计到打印成型的具体流程。关键词：3D 打印；聚氨酯；皮革美术作品；创意设计中图分类号：J529文献标识码：A文章编号：1674-0939（2023）05-0029-03Research on Creative Design of Leather MaterialArt Crafts Based on 3D Printing IdeasYAO Lan（Craft and Art School,Shanghai Art&Design Academy,Shanghai 201800,China）Abstract:3D printing is an additive manufacturing technology with great development potential.Thispaper summarizes the general process of 3D printing technology and expounds the impact of theemergence of 3D printing technology on the creative design ideas of leather art crafts.Based on theideas of 3D printing technology,the creative design of leather art crafts is analyzed in the form of cases,and the specific processes of production ideas,modeling design and 3D printing models are elaborated.Key words:3D printing;polyurethane;leather art works;creative design皮革是一种被广泛应用于各类型美术工艺品设计与制作领域的材质。以皮革为基础材质进行雕刻、绘画的美术作品极为常见。随着现代艺术设计领域的不断发展，美术、艺术设计领域的创作人员正在不断尝试将新的技术与自身的美术工艺品创意进行融合。在此背景下，3D 打印技术逐渐走入创作人员视野。3D 打印是一种典型的增材制造技术，与一般的减材制造不同，3D 打印可以利用事先设计好的程序在尽可能节约材料的模式下实现产品生产，是一种高度环保的现代加工工艺1-3。本文尝试将 3D 打印与皮革材质美术作品设计进行融合，旨在开拓相关领域创作人员创作思路的同时，实现皮革材质美术作品领域原材料的更高效利用。13D 打印工艺简述1.1基本理念3D 打印是快速成型增材制造技术中的一种，与一般的通过削减材料实现制造的技术不同，3D 打印技术借助数控材料打印机以层层叠加的方式将金属、陶瓷、塑料等材料进行堆砌，最终形成系统程序中的某一构件4。3D 打印最常见的打印材料包括金属、尼龙、石膏等。2017 年，美国某企业实现了一种基于 3D 打印技术的生物打印皮革，这种材料可以作为传统皮革的替代物，具有环保性强、逼真度高、可加工性强等优势。目前大部分尝试将二者进行融合的企业、个人都聚焦于皮革材质箱包、鞋履等的生产过程中，以 3D 打印技术开展皮革材质美术作品创作的案例尚且不多。1.2基本流程3D 打印的基本流程通常包含了确定模型、成型方向选择、3D 打印成型等基本流程，如图 1 所示。图 1 3D 打印基本流程激光器和喷射头是 3D 打印成型的两种主要加工工具。其中，激光器包括紫外激光器、光纤激光器以及 CO2激光器等；喷射头包括气溶胶喷射头、粉末喷射头、液体喷头等。激光器和喷射头的选择需要根据 3D 打印物品的设计需求进行区分5。在生成三维实物样品以后，可能需要一些简单的切削或打磨等，这些工艺被称为后处理。23D 打印对皮革美术工艺品设计的影响2.1皮革材质美术工艺品传统设计模式的缺陷在传统的美术工艺品创作领域中，创意设计是整体工作中的前期部分，也是该工作的重要基础。传统的皮革材质美术作品创作大多沿用一般美术工艺品创作模式，在创意设计环节主张通过制定创作计划、确定创作方向、图纸设计、实物创作的固定流程开展作品设计。这种设计模式存在的缺陷主要包含三方面。首先，传统的美术工艺品设计流程较多，某一环节出现问题会影响整个工艺品产品生产周期，对于皮革这种一旦裁切以后便很难复原的材质而言，这种多流程设计具有很大的弊端；其次，设计工作以计算机、图纸等为主，往往最后阶段彩绘需用实体材质进行加工，设计过程中的产品呈现直观性一般，在最终产品制作过程中发现问题以后必须对设计流程中的各个环节进行修改，严重影响设计效率；最后，减材制造的生产模式不利于皮革产业的绿色可循环发展，在美术工艺品生产环节形成的材料浪费会进一步加剧温室气体排放6-8。因此，传统的美术工艺品设计模式可能并不一定完全适合皮革材质。2.23D 打印技术带来的影响3D 打印技术的出现突破了传统剪裁制造及产品设计模式中环节多、生产工艺复杂等的限制，设计师利用 3D 打印技术可以直接在软件端对自己的设计思路进行模型设计。一方面，设计师可以借助模型对皮革材质美术工艺品的设计缺陷、问题等进行纠正；另一方面，也可以不再需要进行大量的打版、裁切、缝制等，可以极大地提升皮革材质美术工艺品设计的效率。皮革材质美术工艺品加工是一种非常典型的减材制造，设计师在借助皮革这一材质进行美术工艺品设计与加工时通常都会从减材的角度考虑皮革如何裁剪、缝制。而 3D 打印理念的出现，彻底颠覆了一般皮革材质美术工艺品的设计思路。这种增材制造技术的出现，使皮革的裁切、缝制、修理等工作直接转变为材料的堆砌，设计师在设计某种皮革材质美术工艺品时几乎不需要考虑皮革原材料或其搭配材料的原有造型，也不需要考虑如何对皮革或搭配材料进行裁切，只考虑最终的美术工艺品造型即可。3D 打印技术是一种以 3D 建模为重要基础的现代制造技术。3D 技术与皮革材质美术工艺品设计的融合使需要原本美术、设计功底一般的人可以借助计算机软件进行美术工艺品设计，相关人员可以根据自己的创意思维进行美术工艺品建模，建模后通过 3D 打印可以自动生成几乎与建模一模一样的作品。从这一点来看，传统美术、工艺品设计人员的权威性将会受到较大挑战，相关领域从业人员必须更为专业地进行皮革材质美术工艺品设计，以适应消费者越来越专业的实际需求。3基于 3D 打印思路的皮革材质美术工艺品创意设计3.1制作思路3D 打印是一种增材制造技术，本文认为，基于3D 打印思路的皮革材质美术工艺品创意设计可以皮革与化工LEATHER AND CHEMICALS第 40 卷30分为两种主要思路。一种是以皮革为基础材质，利用 3D 打印思路制作皮革材质美术工艺品中的部分装饰品，而皮革作为基础材质仍然使用一般的裁剪、缝制等工艺9。这种思路下皮革的选材余地较大，设计师可以根据实际的产品造型、消费者需求等选择合适的皮革及其他材料进行创意设计。另外一种是完全以 3D 打印的方式设计皮革材质美术作品。这种设计思路下皮革材质部分也需要以 3D 打印的方式进行生产。比如，巴斯夫公司利用3D 打印技术，将两种以上水性聚氨酯浆料以一定比例进行混合后经喷射成型作为 3D 打印皮革的骨架，再填充与氨基酸的氨基结构类似的聚氨酯树脂后即可获得质感与真皮极为接近的 3D 打印皮革；国内某高校采用类似的思路以水性聚氨酯为骨架，引入纤维素纳米纤维制作了一种可生物降解的 3D打印皮革。本文在调阅相关文献后发现，完全以 3D 打印的方式进行皮革材质美术工艺品制作的难度过大，目前只能进行一些较为简单的皮革制品设计，制作出的作品无法达到美术工艺品的相关要求。而以皮革为基础材质，利用 3D 打印技术加工皮革美术工艺品的配饰等则可行性更高10-12。3.2造型设计尽管两种不同的制作思路难度不同，但在后续分析中仍将会以两种不同的思路进行皮革材质美术工艺品设计。图 2 所示为两种不同制作思路下皮革材质美术工艺品造型。(a)全部 3D 打印成型(b)部分 3D 打印成型图 2造型设计图 2（a）所示作品全部以 3D 打印的形式进行制作。本文在相关领域研究基础上，选择巴斯夫公司等的 3D 打印皮革技术思路，以水性聚氨酯树脂、微纤维素等为基础材质进行配饰物 3D 打印成型。制作而成的皮革材质美术工艺品不仅充分保留了皮革材质柔软的触感、柔和的观感等，还完全实现了一次性成型。从作品表面来看几乎看不到任何拼接痕迹。这种全部 3D 打印成型的皮革材质美术工艺品设计思路的优点在于作品的一次性成型效果极为优秀，作品的自然度更高，可以呈现出一种浑然天成的效果，缺点则在于设计师需要具有一定的化学基础，或需要借助其他具有化学基础的工作人员才可以进行产品设计，通常在材料选择和配比方面没有固定参考标准。图 2（b）所示作品只有一部分（即作品表面蜻蜓部分）为 3D 打印成型制作而成，其他部分仍然选择了天然皮革以减材制造的思路进行加工。作品表面的蜻蜓具有极强的立体效果，且经过激光器进行 3D打印时，不需要进行胶水粘接即可将蜻蜓造型与女士手包进行完全融合。这种部分 3D 打印成型思路的优点在于不需要考虑皮革部分的 3D 打印成型，可以降低作品本身的设计和加工难度；缺点则在于只是对皮革材质美术工艺品的装饰物进行 3D 打印，并不能很好地通过 3D 打印技术解决皮革美术工艺品传统减材制造中形成的材料浪费问题。3.3皮革材质美术工艺品创意设计发展趋势如前文所述，以皮革为基础材质，以水性聚氨酯树脂、微纤维素等为装饰材质，通过 3D 打印的思路将两种不同材质进行结合，实现皮革材质美术工艺品的设计思路显然更为简单。在这种设计模式下，设计师不必考虑复杂的 3D 打印皮革工艺。但这种设计思路显然只是将现在的皮革装饰品加工工艺以3D 打印的形式进行取代，并没有充分发挥 3D 打印技术在皮革材质美术工艺品设计中的作用13-15。因此，本文认为在 3D 打印技术越来越成熟后，基于3D 打印思路的皮革材质美术工艺品设计必然会遵循全部 3D 打印成型的理念，实现皮革材质美术工艺品的完全增材制造，从而降低应用皮革材质时的材料浪费，在充分体现皮革材质美术工艺品设计环保性的同时，实现皮革材质美术工艺品的高度智能化设计。4结 语在传统的美术工艺品设计领域中，皮革通常都（下转第 36 页）第 5 期31姚岚：基于 3D 打印思路的皮革材质美术工艺品创意设计研究采用减材制造工艺加工而成，3D 打印技术的出现及其与美术工艺品设计产业的融合改变了皮革材质的应用方法。尽管目前来看，以全部 3D 打印成型工艺制作皮革材质美术工艺品的条件还不成熟，但未来随着 3D 打印技术的发展和新型皮革生产技术的出现，这种设计与加工的可行性将会越来越高。参考文献：1 阎巍,赵立波.皮革工艺品直播带货促进经济发展路径研究J.西部皮革,2022,44(12):25-27.2 马俪芳,王立朝,李剑,等.3D 打印矫形鞋垫研究进展J.科技导报,2022,40(13):57-64.3 张克勤,李婷婷,蒋望凯等.3D 打印气凝胶的研究现状J.精细化工,2022,39(10):1986-1998.4 龙昱,李岩,付昆昆.3D 打印纤维增强复合材料工艺和力学性能研究进展J.复合材料学报,2022,39(9):4196-4212.5 魏光禧.论我国 3D 打印安全的规制路径J.武汉理工大学学报(社会科学版),2021,34(4):25-34.6 崔佳伟.针织与皮革面料镶拼的箱包设计研究J.皮革科学与工程,2022,32(5):85-88.7 刘洪军,王军宏,苏国梁,等.基于浆料挤出法的铸造型壳增材制造用铝矾土浆料研究J.铸造,2022,71(8):1005-1011.8 冯国飞,王霏霏.超纤革中双面贴工艺探究J.纺织导报,2020(12):62-64.9 王霏霏,冯国飞.炫彩珠光超纤革工艺探究J.皮革与化工,2021,38(1):9-11+19.10 邓雨可,陈彬.秦腔视觉元素在箱包设计中的应用J.化纤与纺织技术,2022,51(2):198-200.11 徐思丹.天然橡胶复合材料篮球鞋用料制备及性能研究J.粘接,2021,45(3):72-75.12 傅金平,邹新美.基于意义建构和意义赋予视角的战略管理会计实施J.财会通讯,2023(7):172-176.13 李米田,惠品品,万蓬勃,等.基于皮塑技法的当代铠甲装饰设计与创作J.皮革科学与工程,2021,31(3):77-82.14 雷可为,李志磊,王小辉.基于皮革边角料的旅游文创产品环保化设计J.皮革与化工,2023,40(3):32-38.15 吴东利,臧莉静,马英华.功能箱包研发途径的探讨J.北京皮革,2022,47(9):54-59.（上接第 31 页）皮革与化工LEATHER AND CHEMICALS第 40 卷36传承工作，国画艺术与其他产业的融合屡见不鲜。本文总结了国画艺术对皮革产品设计的影响，认为对于我国未来国画和皮革产品设计而言，尝试用各种手段将两者进行结合，可以实现国画与皮革产品设计的共同发展与进步。参考文献：1 杨一铭,任工昌,桓源,等.自动化皮革绷板机的设计与应用J.皮革科学与工程,2023,33(04):17-21.2 雷可为,李志磊,王小辉.基于皮革边角料的旅游文创产品环保化设计J.皮革与化工,2023,40(03):32-38.3 汪丹.皮革材料装饰艺术在酒店室内设计中的应用概述J.中国皮革,2023,52(07):34-37.4 宓林飞,同晨博.浅谈工业设计中皮革材料的应用J.皮革制作与环保科技,2023,4(05):11-13.5 翟澜茹.布艺及皮革材料在室内环境艺术设计中的应用研究J.化纤与纺织技术,2023,52(01):169-171.6 刘书磊,任工昌,桓源,等.双臂拉伸铺展皮革的方法设计与算法实现J.皮革科学与工程,2023,33(01):21-25.7 郭,孔晶.皮革材质在手表外观件设计中的应用研究J.合成材料老化与应用,2022,51(06):126-128.8 何柯仪.视觉艺术视角下土家织锦色彩美学在现代箱包设计中的应用J.流行色,2022(11):55-57.9 金旭光.传统文化艺术在皮具箱包设计中的应用研究J.中国皮革,2022,51(11):143-146.10 唐武军.可穿戴箱包研究及开发J.皮革与化工,2022,39(05):15-19.11 崔佳伟.针织与皮革面料镶拼的箱包设计研究J.皮革科学与工程,2022,32(05):85-88.12 关霓.关霓作品苗银之恋箱包设计系列 1J.大观,2022,(09):169-170.13 吴东利,臧莉静,马英华.功能箱包研发途径的探讨J.北京皮革,2022,47(09):54-59.14 周彦辰,曾军梅.大足石刻动植物纹样在箱包设计中的应用研究J.化纤与纺织技术,2022,51(01):184-186.15 邓雨可,陈彬.秦腔视觉元素在箱包设计中的应用J.化纤与纺织技术,2022,51(02):198-200.16 孙家珏.青绿山水画色彩语言在箱包设计中的应用研究J.美术教育研究,2022,(04):154-155.