3D打印技术在创意家具设计中的应用_朱珠

3D打印技术在创意家具设计中的应用

APPLICATION OF 3D PRINTING TECHNOLOGY IN CREATIVE FURNITURE DESIGN

广西大学林学院朱珠孙静(通讯作者) 福建省永安市竹产业研究院覃卓凯

摘要：随着技术的发展，3D打印技术逐步渗透进各行各业。在家具制造业中，通过3D打印技术，不仅可以制造出更多具有创意外形的家具，更是大大缩短了制作周期，提高了制作效率。本文简要介绍了3D打印技术的原理，探究了3D打印技术在国内外的发展历程，分析了传统家具制造工艺的缺点和利用3D打印技术制造家具的优势。并通过具体的操作流程，讲解了通过3D打印技术制造ET单椅模型的全过程。

关键词：3D打印；家具设计与3D打印：3D打印的运用中图分类号：J525.3文献标识码：A

文章编码：1672-7053(2018)07-0135-02

Abstract： With the developme nt of tech nology, 3D printing techno logy has gradually penetrated into all walks of life. In the furniture manufacturing industry, through 3D printing technology, not only can create more innovative shape furniture, but also greatly shorten the production cycle and improve the production efficiency. This paper briefly introduces the principle of 3D printing technology and explores the 3D printing technology at home and abroad, analyzes the shortcomings of traditional furniture manufacturing processes and the advantages of using 3D printing technology to manufacture furniture. Through the specific operation flow, the whole process of manufacturing ET single chair model through 3D printing technology was explained.KeyWords：3D printing；Furniture Design and 3D Printing；The use of 3D printing

3D打印机的横空出世，打破了传统的束缚，使得以往造型复杂、耗时惊人的家具可以很快地生产出来，解放了生产力的同时增加了产量。將3D打印技术融入到家具设计中去，是家具市场的又一重大的突破，不仅可以很快地将设计的产品打印出来，并且可以直接面向市场，大大提高了设计转化为产品的效率。

1 3D打印技术简介

简单来说3D打印机所使用石膏、尼龙、金属、陶瓷等可以被溶解成粉末状的材料，打印出的物体是立体的。整体来说，3D打印机可以打印出真实产品的一种机器。3D打印的工作流程主要分两步：首先通过建模软件设计并建出理想的立体的产品模型，并將产品模型导入3D打印机。建模软件和打印机之间衔接的标准文件的格式为STL，这种类型的文件在模拟物体表面的时候，选择的是三角面来进行模拟，其选择的三角面积越小，则代表物体表面的分辨率越高，当然最后打印成型的物体三角面就会越多，然后再往3D打印机里添加液化的或者是粉化、丝化的原材料，启动机器即可打印出建模软件里的模型^［1-4］。

2 家具设计与3D打印技术

2.1 传统家具制造

目前家具的生产一直都是设计好图纸，然后按照“原木—开 料—烘干—下料—拼版—下料—画线—开榫、打眼、开槽—组装— 油漆—包装—出厂”这个模式进行生产的。在生产过程中，由于 家具机械以及人工的误差调整，家具的生产需要频繁的修正，因 而导致家具的生产周期过长，耗费人力物力，制作成本高。

2.2 3D打印技术与家具设计

随着科技的不断进步，在进行家具生产的时候若使用3D打印技术即可以忽略掉前面的传统步骤，直接从图纸到成品，一步到位。并且3D打印技术打印出的家具从外观来看，打印出的家具逐层堆积形成了十分明显的纹路，表面层的质量看起来也是非常匀称的，并且每层都十分的流畅和一致^［5］。如果充分的利用打印的纹路，就不会使得那些纹路影响到家具的美观程度，并且还可以使得打印出的家具独一无二。与此同时，3D打印的家具可以让室内设计具有很强的生动性，使得家具变得更加具有立体感，给我们带来视觉上的冲击力。

3 3D打印技术在ET单椅制作中的运用

3.1 制作准备

基本材料：3D打印专用石膏粉末，3D打印专用彩色胶水，

Color bond

3D打印机:Project660Pro，毛刷。

3.2 具体制作步骤

1) 建模软件选择。这里使用的是3Ds max20099。

2) 单位配置。点击菜单栏的自定义——单位设置，在公制里 面选择毫米，点击确定。

3) 座面建模。(1)选择右边的建模菜单窗口，选择标准基本体下面的球体，球体的参数为半径250mm，分段数100,半球0.6。此时由于座面是向下的，需要在Z轴方向翻转，点击镜像翻转。(2)复制一个上诉中的模型，并使用缩放工具进行缩小。(3)选择位于下方的半圆，进行布尔运算。点击右边的建模工具下拉菜单，切换至复合对象，选择布尔，切割掉上方的半圆。(4)制作两边镂空。选择标准基本体-圆柱，圆柱参数为半径100，高度300，边数100。并在圆柱上添加一个FFD3*3*3的命令，并调整FFD节点。使用旋转命令，使得变形后的圆柱为倾斜插入半圆。调整好位置

作者简介

朱珠/1995年生/女 / 安徽芜湖人/硕士在读/研究方向为红木家具设计(广西南宁530000)孙静(通讯作者)/1978年生/女/ 山东费县人 / 博士/副教授/研究方向为家具设计(广西南宁530000)覃卓凯/1993年生/男/广西宾阳人/硕士/工程师/研究方向为竹材加工(福建永安366000)

INDUSTRIAL DESIGN工业设计/13571994-2018 China Academic Journal Electronic Publishing House.

之后，镜像出另一个，并调整好位置。继续对之前的座面进行布尔运算切割掉这两个变形后的圆柱，效果。

4）腿部制作。（1）选择建模菜单中的扩展基本体，选择切角长方体。建出一个长35、宽35、高350、圆角3的切角长方体。并添加一个FFD2*2*2的命令，把腿部下端缩小并倾斜一点即可。（2）使用镜像命令对腿部进行对称复制，并对后腿进行适当倾斜增加其稳定性。

5）赋予材质。3D打印机只能识别标准材质，所以请勿使用V-ray材质进行赋予。由于本模型只有白色座面与黄色椅腿，所以只需要赋予白色与黄色材质即可。

6）导出模型。因为3D打印机中有自带的一款文件识别软件3D Editor Pro，这款软件可以识别多种类型的模型文件，但wrl格式是最容易操作的办法之一，所以此处选择导出wrl格式用于后面打印。在完成模型的建立后，将模型保存并导出，在文件名一栏需要选择VRML97的格式。

刀打开3DEdit Pro2.0（x64）界面。

8）点击File-Open，找到步骤2中保存的wrl文件。

9）打开导出的被保存为wrl格式的模型文件，并在Choose the Pperation Mode窗口选择Fix mode（修复模型）选项。模型修复完毕会弹出窗口。点击鼠标并移动，使3D模型在操作界面内进行各方位的旋转，检查导出的模型是否有误，如果出现错误，则需要重新使用3Ds max软件进行编辑修改，再导出新的wrl格式的模型文件并重复步骤9和步骤10。正确之后的模型。

10）如果上个步骤确认模型无误，便將模型重新保存为zpr格式。

11）打开3DPint界面。

12）將之前保存的zpr模型文件打开，点击Next命令跳过弹出的Choose Units for窗口，在Scale选择视图大小界面选择100%， 如果有提示模型尺寸太大，则选择稍小一点的视图。这里选择30%。点击Next进入到显示界面。注：如果在接下来的过程中想要重新修改视图大小，则可以点击鼠标右键选择Scale命令进行修改。

13）模型检查之后如果没有什么问题，即可打印。打印之前，首先确认3D打印机处在在线（0nline）状态，如果没有，则要设置打印机选项使其处在Online状态；在3DPrint软件菜单栏上选择Settings-Printer Settings；在Printer Settings（打印机设定）窗口下选择Select Printer命令，在Select 3D Printer窗口下选择Network，并选择Find命令，使其搜索到连接的打印机，确认无误则点击OK；返回到Select 3D Printer继续点击OK即可；最后关闭Printer Settings的界面。注:如果在点击Find命令后不能搜索到打印机，则需要确认打印机和电脑的连接是否正常。

14）在3D Print软件界面，选择Home菜单下的Build命令；在弹出的Printing Options窗口中选择OK;在继续弹出的Mai nte nance窗口中选择Close提示Did you lube Pist on Screws， 进行两次确认；最后进入Printer Status界面，确认是否打印机的材料数量能否满足此次打印操作，如果有某项材料数量不足，则后面的参数一栏则会进行红色警告提醒，在添加相关的材料数量后则会显示正常。添加完毕点击Print即可。

15）打印完毕后，不能马上取出模型，应使模型静置于打印机内10小时以上方可取出。在3D打印机设置中选择VACUUM命令，对打印物周围多余的材料进行真空吸粉回收。之后拿起真空管进行吸粉，实现记住打印成品的位置，先把没有打印的区域的粉末吸除，按照粉量的大小选择合适的真空管头，在吸粉操作时应把握轻、准、慢的原则。

16）当打印区域之外的粉基本被吸完之后，使用毛刷对打印区域进行清理，用较低的力度刷去贴近打印品的粉末，再使用小号的真空管头对打印品周围进行粉末吸取，重复这两个操作直到能够完好取出打印品。

17）取出成品后，再用毛刷对打印品进行细部的清理，剔除掉多余的粉末，然后将打印品放置进打印机清洁仓。

18）使用空管和纸巾对打印仓进行清洁，并选择BUILD CHAMBER-RAISE PLATFORM將打印仓升高到8.00，关闭仓门。然后选择CLEAN PARTS命令，在打印机清洁仓中进行吹风操作。

19）在清洁仓中，使用喷漆管对打印品表面的粉末进行清洁。在清洁之前保证打印品的稳定，以免打印品被吹倒。

20）当打印品表面粉末被吹风管清理干净，便将清洁完的打印品放进Color Bond固化胶水槽中，浸泡30秒左右，使用手套翻转打印品保证打印品每个部分都被浸泡。最后，将浸泡好的打印品拿出悬于胶水槽上方直至不再滴胶，然后将其放置于硫酸纸上自然风干。

21）最后展现的就是打印好的成品。

4 总结

处于科学技术高速发展的21世纪，3D打印技术的产生和持续的进步，为制造行业提供了一个全新的方向，家具制造业也不例外。本次研究通过使用3D打印技术制造家具模型，清楚地了解了3D打印的具体流程，其高效和便捷也突显了3D打印技术对创意家具设计起到的巨大的作用。3D打印技术融入到创意家具设计中，使得一些概念型的家具也可以投入市场，打破那些传统的、陈旧的设计，让家具市场注入一股新鲜的气息。

本文系2016年度广西高等教育本科教学改革工程项目（项目编号：2016JGA115）。

参考文献

[1]苏也惠，邢妍.3D打印技术在三维模型设计中的应用研究[J].艺术科技,2016,29（2）: 84-84．

⑵高月.3D打印技术进入服装设计领域[J].艺术时尚：理论版,2014（10） :140-140.

[3]刘碧瑶，邸贵玉.3D打印家具的技术原理与发展趋势[J].设计艺术研究,2016（6） : 116-121.⑷徐文鹏.3D打印中的结构优化问题研究[D].中国科学技术大学,2016： 1-8.

⑸覃卓凯.阔叶树材微观构造立体模型构建与制作[D].广西大学,2016 :80-97.