模型打印及成型技術 課件 第一章  模型制作的基礎理論

模型打印及成型技術第一章模型制作的基礎理論第一節(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)?模型制作基礎工具及使用要領學習目標

通過本章學習，讓學生對模型制作的基本概念和原則有初步認識，了解模型制作在工業(yè)設計課程內的橫向和縱向脈絡，并掌握基礎工具的選擇和使用。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）測試和改進所設計的功能。（2）測試各種材料、結構、表面處理工藝等方面的性能。（3）幫助設計師描述產(chǎn)品。（4）設計師在前期草模階段，還可以實現(xiàn)DesignbyDoing（邊做邊設計）的設計理念，它可以讓設計師在動手過程中及時認識設計的漏洞，并迅速對設計做出調整。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)和相關課程的關系在德國高校，模型制作的重要性等同于“手繪快速表達”，一般要求在正式開始項目設計課程之前，完成模型制作的基本培訓。以德國Wuppertal大學為例，這3塊課程以工作坊的形式開展，每個學期一般有一次以上，時長在3~5天不等，安排在主干設計課的不同階段，如手繪安排在主干設計課的前端，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.設計展示模型主要是用來展示所設計產(chǎn)品的功能和概念，它必須要能夠模擬功能效果或者真實還原所設計產(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計的視覺效果，模擬真實材質、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、顏色、殼體結構、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.概念和設計驗證模型（1）功能概念論證。前期通過頭腦風暴等手段獲得的概念功能設計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、低成本的草模進行快速驗證，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）造型驗證。當把圖稿上的二維方案轉變成三維立體的時候，對于初級設計師來說，將會面臨很多現(xiàn)實問題，如造型尺寸是否符合人機工程的要點，體量和比例會不會失調等。同樣也需要通過如聚氨酯泡沫等材料進行快速造型方案的驗證。第一節(jié)?模型制作的基本概念四、模型制作的原則123效果與成本模型設計是否科學、合理，在很大程度上決定了模型的生產(chǎn)技術、質量水平和成本消耗。工藝與科技綠色與環(huán)保在模型制作時要根據(jù)模型預期效果和預算，選擇適合的工藝和實現(xiàn)目標效果的技術。在模型制作的過程中，解決環(huán)保問題的出發(fā)點和關鍵就是選擇綠色材料進行制作。第二節(jié)?模型制作的歷史和發(fā)展一、純手工時代制作方法簡便、快速，取材較為廣泛而且價格低廉。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、普通機床加工時代（1）幫助設計師對模型進行快速修改、調整。（2）在制作過程中允許設計師一邊思考一邊動手，這期間可以幫助設計師發(fā)現(xiàn)設計漏洞或者原圖紙設計上的不足，進行及時調整或者彌補。第二節(jié)?模型制作的歷史和發(fā)展三、數(shù)控機床加工時代能加工復雜異形零件，具有良好的柔性、高精度和可靠的穩(wěn)定性等優(yōu)點。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打印增材制造時代3D打印技術（3DPrinting），是增材成形技術的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運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造物體的技術。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簡報分析1調研和分析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)品設計流程導致模型制作的差異國內常見的設計流程以德國烏帕塔爾大學工業(yè)設計系的TechnicalDesign（技術設計方向）為例，設計流程和模型配合第一步：市場調研（缺乏設計研究，導致結論沒有洞察點，無法為后期的概念設計提供靈感）。第二步：創(chuàng)意設計和造型設計。第三步：建模和最終視覺模型。第一步：設計研究含行為分析、市場調研、目標人群研究等，獲取洞察點和設計框架條件、設計要點。第二步：局部概念設計，對局部設計點進行功能概念設計。模型支持：簡易模型制作以供概念論證。第三步：整合概念設計，基于局部功能概念設計，對其進行整合，并形成若干個整個概念設計方案。模型支持：簡易模型制作以供概念提包、設計檢討。第四步：發(fā)散性造型設計，根據(jù)設計研究部分的框架范圍進行大量發(fā)散性造型方案設計。模型支持：造型草模制作以供內部設計檢討，包括風格走向、形態(tài)、比例、體量、人機工程點等的早期設計要點的確定。第五步：設計優(yōu)化，對第四步的最終方案進行優(yōu)化，包括結構、材質、表面處理、色彩、殼體分型等。模型支持：優(yōu)化模型供內部設計檢討。第六步：設計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計流程。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、國內設計教育在培養(yǎng)動手能力方面的培養(yǎng)現(xiàn)狀在動手能力的培養(yǎng)上缺少本質性的認識和投入。我國的高校體制無法引入擁有專業(yè)模型技能的人員，導致模型教學的師資力量薄弱，多數(shù)高校只能引入油泥模型模塊代替整體模型教學。我國的高校保險體制不全面，除了常規(guī)的醫(yī)療險，目前還沒有針對高校里的意外事故險。第三節(jié)?中西模型制作理念的區(qū)別四、國內外對模型技術工藝的研發(fā)與投入國內國外國內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，一些設計公司也劃分出一定的空間，裝備3D打印機和初級模型加工設備，以供設計師更便捷地進行草模制作，進行設計驗證。國內有相當數(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格優(yōu)勢，目前國內的高校和企業(yè)的精模往往委托模型公司加工。因此，國內目前的格局是高校和一部分設計機構自行進行草模、一般精度模型制作，而形成產(chǎn)業(yè)鏈的模型制作機構承擔最終高端展示用模型和樣機制作。國外高校的模型一般都由學生全程自行制作，其模型空間規(guī)模大且專業(yè)，稱之為模型車間。工業(yè)設計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工業(yè)設計系的模型車間為例，配置噴漆房、機加工車間、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)設計系在讀學生使用。在一些藝術設計類院校，擁有更多種類的工作車間，例如，伍珀塔爾大學，擁有織物車間、人造材料車間、精細金屬加工車間、金工車間、陶藝車間、木工車間等27個服務于其所設設計專業(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)章制度設計考證上崗的管理教學制度（1）大一期間，每學期開設模型課，進行理論教學和實踐教學，理論部分主要包含實驗室使用規(guī)范；實踐教學占70%，要求學生學習并掌握每一個設備的操作流程與使用規(guī)則。（2）先進行理論考核，通過后進行實踐考核，最后發(fā)放模型房上崗證書。形式略類同汽車駕照考核。理論部分主要教導學生如何使用模型房，包括設備的借用、衛(wèi)生清潔、2人留守制等；實踐部分主要涉及如何正確、安全的操作電動設備，模型房的事故主要來自電動設備的不規(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，方可進入模型房進行模型制作，但僅限手動工具；通過電動工具實踐考核后，方可借用電動工具。實踐考核通過單元會被打上通過日期，同時模型房管理系統(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借來的電刨、壓刨機進行操作，但可借用車床銑床等已通過考核的設備。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，學生還需同模型房簽訂一份協(xié)議，主要內容強調：實驗室需要確保設備、工具的穩(wěn)定性和安全性，實驗員需控制現(xiàn)場；學生需要嚴格遵守操作規(guī)范和模型房規(guī)章制度，如因違規(guī)操作導致事故者，責任由本人承擔；對他人造成傷害者，也相應承擔責任。如學生無上崗證，但又因為課程設計需要制作模型，從安全角度考慮，建議學生委托社會上的專業(yè)模型廠進行加工，而不是冒險自行操作。第四節(jié)?模型制作基礎工具及使用要領一、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被折斷，很危險。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，一只手握緊刀柄，并確認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！（5）配合切割墊使用。使用切割墊有助于保護工作臺表面，而且可以延長刀片的使用壽命。第四節(jié)?模型制作基礎工具及使用要領2.弓鋸和手鋸（1）弓鋸。在正常使用情況下，垂直向下切割，并將弓鋸放在臺虎鉗上，鋼鋸片將面向前方。第四節(jié)?模型制作基礎工具及使用要領（2）手鋸。精密度：對于板厚加分齒間距能顯現(xiàn)出實際切槽寬度有多少距離差。切面光滑度：用鋸把材料切斷時，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)?模型制作基礎工具及使用要領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)?模型制作基礎工具及使用要領第四節(jié)?模型制作基礎工具及使用要領二、夾具類：臺虎鉗、卡鉗1.臺虎鉗注意：（1）臺虎鉗安裝在鉗臺上，必須使固定鉗身的鉗口工作面處于鉗臺邊緣以外，以保證夾持長條形工件時工件的下端不受鉗臺邊緣的影響。（2）臺虎鉗必須牢固地安裝在鉗臺上，兩上夾緊螺釘必須扳緊，使工作時鉗身沒有松動現(xiàn)象。否則容易損壞臺虎鉗并影響工作質量。（3）夾緊工件時只允許依靠手的力量來夾扳動手柄，以免絲桿螺母或鉗身損壞。（4）在進行強力作業(yè)時，應盡量朝向固定鉗身，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）不要在活動鉗身的光滑平面上進行敲擊工作，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)?模型制作基礎工具及使用要領第四節(jié)?模型制作基礎工具及使用要領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)?模型制作基礎工具及使用要領第四節(jié)?模型制作基礎工具及使用要領三