广州航海学院
摘要：3D打印技术与传统的制造行业相比具有较多的优势，目前许多领域都在积极研究3D打印技术，其广泛的应用范围推动了制造行业的快速发展。3D打印技术与家居装饰行业的融合，为人们设计了比较独特的家居环境，可以满足不同客户的需求。本文阐述了3D打印技术的优缺点，并分析了3D打印技术在家居装饰中的应用以及未来3D打印技术的发展前景。
关键词：3D打印技术；家居装饰；应用
随着我国经济的快速发展，人们的生活水平不断提高，对家居的要求也越来越高，近年来，随着3D打印技术的发展，为人们带来了比较个性化的家居装饰品，外观精致漂亮，为人们打造了一个优美的居住环境。
1、3D打印机的原理
提到“打印”，人们首先想到的是可以打印平面内容的普通打印机，近年来，3D打印技术发展起来，3D打印使用特殊的设备将材料组合成一个立体的物品，用到的设备就是3D打印机。通过3D打印技术获得人们想要的物品需要经历建模、分层、打印以及后期处理四个主要阶段。如图1所示，描述了3D打印技术的具体流程。
.png)
图1 3D打印的设计和制作流程
（1）三维建模
通过专业的3D扫描仪或DIY扫描设备获取对象的三维数据，同时以数字化方式生成三维模型，也可以使用三维建模软件从零建立三维数字化模型，或者直接使用别人已经做好的3D模型。
（2）分层切割
3D打印机并不能直接操作3D模型，需要对模型作进一步的处理，将3D模型输入到电脑中，通过专业软件的处理，将模型分成薄片，并对薄片进行材料喷涂，其中喷涂材料的属性及打印机规格决定了薄片的厚度。
（3）打印喷涂
由打印机将打印耗材逐层喷涂或熔结到三维空间中，根据不同的工作原理有多种实现方法，目前使用比较多的方法是先喷一层胶水，然后在上面撒一层粉末，如此反复进行就可以制得物品。或者通过高能激光融化合金材料，一层一层熔结模型。在制作过程中所需的时间从几分钟到数天不等，这主要是根据模型复杂程度、大小、打印材质等来决定的。
（4）后期处理
模型打印完成后还需要进行后期处理工作，对模型的毛刺或粗糙截面进行处理，例如固化处理、剥离、修整及上色等等，这样才完成了模型的制作。
2、3D技术的发展动态
近年来，随着3D打印技术的快速发展，在不同的领域都取得了较大的进展，是目前我国制造模型、模具及零部件的重要手段，在工程建筑、家居装饰、生物医学、航空航天以及教学研究等领域得到了一定的应用。
在建筑工程方面，可以用于建筑模型风动实验和效果展示，利用3D打印技术科实现模型真彩及纹理打印发特点，可快速制造出建筑的设计模型，进行建筑总体布局、结构方案的展示及评价。在生物医学方面，通过医学CT数据的三维重建技术，3D打印技术可用于人造骨骼、牙齿、助听器以及假肢等的制作，这些具有仿生性能的体内植入物，为患者带来了福音，也可打印制造组织工程和定向药物输送骨骼。在航空航天方面，可以制造一些较复杂的特殊零部件。在教育领域，我国很多高校购买了3D打印设备，计算机辅助工程、地理地形信息等科学计算数据可通过3D彩色打印，可以对其中的几何结构及分析数据等进行形象的观察，有效促进了多个学科的教学及研究工作。
3、3D打印技术在家居装饰中的应用
近年来，随着3D打印技术的兴起，3D打印技术被广泛应用于家庭装饰行业，并且越来越具有创新性，逐渐打破了常规的几何形状，在开放的设计理念环境下，出现了许多的类似于自然形态的精美造型，其独特的制造方式具有明显的时代特征，符合现代人们的审美。
例如，如图2所示3D打印家居饰品，表面层的质量比较均匀，每层的线条十分流畅，逐层堆积成的一圈圈的纹路比较明显。在3D打印过程中，这些纹路是设计的一部分，利用线条使得家居饰品具有了独特的视觉效果。
图2 3D打印的家居饰品——椅子
.png)
图3为来自加拿大的设计师设计的吊灯，他通过产品的制造探索了低成本设计的可能性，向人们展示了3D打印技术的优势。
图3 3D打印的家居饰品——吊灯.png)
4、3D打印技术在建筑方面的应用
贝洛克教授发明的“轮廓工艺”是一项通过计算机控制的喷嘴按层挤出材料的建筑技术，通过3D打印技术打出建筑轮廓，并对轮廓内部进行填充材料来实现房屋的建造。其中打印设备位于龙门吊架上，在横梁上可以自由移动，并且龙门吊架可以在轨道中前后移动，另外，控制材料的喷嘴可以上下移动，挤出半流体的混凝土进行房屋的建造。首先要设计好建筑房屋的立体模型，将模型与3D打印技术融合，打印机就可以依据模型在建筑场地勾勒出一个整体轮廓，喷嘴自带的两个泥刀会自动伸出，修整混凝土的形状，然后逐层叠加建筑墙体，并且可以自动留出门窗的位置。将打印机与运输和就位支撑梁的机械臂组合起来，就可以自动安装上支撑梁和天花板，逐层进行打印，直带完成屋顶和外界结构的细节。通过“轮廓工艺”建筑的房屋，较传统的建筑效率比较高，在建筑过程中无需使用模板，混凝土在浇筑完成后可以快速实现自我承重。
如图所示，迪拜设计的办公楼模型，将利用3D打印技术建造世界第一个办公楼，这次的建筑项目将会用到先进的3D打印技术，整个建筑包括室内的家具都采用3D打印技术建造。在施工时将采用两米高的3D打印设备，打印材料融合了混凝土、石膏及塑料等。官方表示，这项工程大大增加了施工效率，并且也降低了施工成本部，同时也明显减少了施工垃圾。
图4 3D打印技术设计的办公楼模型.png)
5、3D打印技术在建筑装饰中的应用前景
（1）体现了可持续发展的理念
全球环境问题逐渐得到了人们的关注，因此我们应走环境可持续发展道路，尽量降低对环境的污染程度。3D打印技术的应用节约了成本资源，省去了零件的组装环节，大大节省了劳动力及运输方面的消耗。实现了对环境的保护避免了不必要的浪费，充分体现了可持续发展的理念。
（2）提高产品制造效率
3D打印技术可以提高物品的制造效率，人们在进行室内设计装饰时，需要经过反复的改善优化，以达到最好的状态。这就需要客户与设计人员进行详细的沟通，充分了解客户的需求。3D打印技术的局限性较小，可以对不同风格的物品可进行制造，实现了快速的产品制造。通过网络平台，设计人员与客户之间可以传输成品模型，进而提高了设计效率，加快了设计进度。
（3）满足人们不同的需求
3D打印技术可以较好的为人们服务，其多样化及个性化的特点丰富了人们的物质文化生活。随着3D打印技术的日益成熟，其产品的个性化特点将会越来越明显。可以根据个人需求改变产品特性，同时又能满足客户的多样化需求，在质量成本等方面与批量产品相当。
6、结语
3D打印技术在家居装饰设计中发挥着重要的作用，但是3D打印技术的普及受到打印才材料、成本及精度的限制，推广及普及3D打印技术还存在一定的难度。现阶段主要以家具及家居用品等小形态的设计中，今后3D打印技术与互联网技术的联系更加密切，可以实现设计成果的开源共享。另外，还应考虑到版权问题、消费者权益及环境保护等问题，在不久的将来，3D打印会逐渐改变我们的设计思路，并改变我们的制造方式。
参考文献
[1] 申保彬,韩顺锋.3d打印技术优缺点及在家居装饰中的应用要点解析[J].科技展望,2015,25(34):121-122.
[2] 王蕾.3D打印技术与家具设计智能创新[J].家具与室内装饰,2016,(1):60-62.
[3] 李明.跨界与融合--现代家具产品的创新设计研究[J].家具与室内装饰,2016,(1):80-81.
[4] 陈忆莎.基于3D打印技术的家居装饰品市场推广——以株洲市场为例[J].现代企业,2015,(2):55-56.
[5] 黄德荃.3D打印 极致盛放[J].装饰,2015,(8):52-57.
论文作者:叶桂锐
论文发表刊物:《科技中国》2016年4期
论文发表时间:2016/6/22
标签：技术论文; 模型论文; 建筑论文; 打印机论文; 材料论文; 家居装饰论文; 轮廓论文; 《科技中国》2016年4期论文;