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经过几个月的辛苦工作、实验和纠错，安东尼和罗斯设计并打印出外观靓丽、轻巧、舒适耐用的鞋子。安东尼向我们演示了该鞋底的设计生成过程：鞋底制成了类似格子框架的结构，而这种格子结构的定制设计使鞋子减轻了重量，但又比工业用的橡胶鞋底耐用。
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大多数人听到“格子”这个词都会想到一个玫瑰花园或是开满鲜花的绿色藤蔓，向上缠绕在一排白色网格结构的栅栏上，那是一种二维的格子。二维格子采用传统的生产工艺是很容易制造出来的，但3D打印技术出现在设计舞台前，三维格子是无法制作的。
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格子是一种拥有广泛应用范围的基本工程结构，类似于可以用来制作出精美糕点的生面团。格子结构是生成设计的经典案例，是由计算机算法自动生成定期重复的、半定期重复的或者随机重复的结构。一些三维格子结构内部是带角的重复几何形状，如三维三角形，而其余的则看起来像是纤维的随机纠缠。
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当罗斯完成他的陈述后，我们转向了摆放第二只鞋的桌子。这只鞋同样也是3D打印的，是一只女士的露趾凉鞋，白色楔形高跟，亮桃红色鞋面。设计这只鞋的学生名叫宋坤（Hoon Chung），其导师同样也是菲利普。宋坤解释说他采用了不同的设计方案，较少关注内部结构和鞋子的耐用性，更多关注它的市场吸引力和制作过程。
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图10–6 由宋坤设计的3D打印鞋模
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图片来源：Hoon Chung
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像大多数设计师一样，宋坤喜欢3D打印他的设计理念，因为这样他可以更好地控制制作过程。本学期初，宋坤首先考虑的是注塑鞋。他访问了西班牙的鞋厂，并看到了胶水和工厂使用的其他化学产品对环境造成的危害。
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宋坤进而说到3D打印，他发现增加添加剂的制作过程使他能够利用模块化组件制造鞋子。鞋子的部件可以互换，所以穿鞋人能够“啪”地解开鞋跟，然后换上其他颜色的鞋跟，这样脚上的鞋就焕然一新了。模块以及替换零部件也不需要用胶水黏合，方便环保。
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图10–7 下一代沙滩装
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注：图中为无尽时尚设计工作室（Continuum Fashion）的詹娜·费瑟和黄玛丽设计的3D打印比基尼。
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图片来源：Jenna Fizel and Mary Huang, Continuum Fashion
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3D打印：从想象到现实 [:1700398836]
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获取生物数据：打印最优化产品
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大部分西方的设计历史记录都把自然和科技看成极性。自然之力是随性且不可预知的，是一种被驯服的力；设计就是从自然的混沌中进行创作的过程，将人类理性的标记印刻到原材料上。想想装饰华丽的巴洛克家具风格或是在俄罗斯东正教教堂发现的令人震惊的精雕细琢的镀金塑像。
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是的，几十年前，现代建筑就包含有机和自然启发的形状。然而，并不是每一个人都同意建筑师应扮演的创意角色，将引导和协调基于生物算法的应用当成一个设计问题。这就是生成设计之所以引起争议和破裂的原因。
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如果生成设计是使用数学法则和约束的循环从而形成3D外形和模式的过程，那么到底是计算机还是人在做设计？有一些人也许会辩解说，因为生成设计的结果是数学模型循环的产品，所以它实际上就不是设计过程了。计算机只是盲目地按照它自己的程序运行公式和数据。但是，设计这些运算规则的正是这些艺术家们。
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进化的过程“设计”了贝壳的形状，使其能够在残酷的海洋环境中生存下来，这一过程持续了数百万年，涉及数十亿次的设计循环（或产生新一代）。设计师通过计算机的计算能力、数据和3D打印技术来呈现这一进化过程。设计师能够使一套设计规则自动运行并监测由此产生的形状，使其展开成为一个模式。同时，设计师还能够应用相同的规律多次重复设计过程。设计师还可以改变设计规则，选择那些能够生成更好外观或是更有趣图形的设计规则。新技术的发展使设计师、艺术家和建筑师的水平和设计理念均获得提升。
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珍妮·萨宾是康奈尔大学建筑系的教授，同时也是一名具有开创精神的建筑设计师。她的研究涉及生物系统、计算过程以及材料结构设计三者的交叉融合。我们采访了珍妮，从而了解到更多关于生成设计过程和体系结构的知识。“近年来，建筑设计过程从构图设计转变为生成设计。”她解释道，“写作和黑客软件已成为设计过程的一部分。”
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珍妮毕业于宾夕法尼亚大学，获得建筑硕士学位，她在那里学习了6年。当她攻读学位时，她发现自己深深陷入一个不可预测的尚未开发的创作领域，那就是基于计算机的生成设计和3D打印技术。珍妮说：“生成设计最令人兴奋的一个特点就是不到最后你永远不知道结果将是什么。”
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她目前的合作研究项目之一—埃斯金（eSkin），就是使用蜂窝数据来为设计师所使用的建材提供灵感的。她和她的团队使用3D打印技术探索和捕捉基于组件的生成模型中的生物行为。我们请珍妮教授来帮助我们了解在下一代建筑材料打印中受生物学启发的生成设计究竟起了什么作用。
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“对于埃斯金项目，大量的研究工作都专注于理解建筑物在与周围环境互动和相互适应的过程中如何变得更具有生物性。”她说道。埃斯金项目的科学家们获得了大量数据，这些数据是通过团队中的材料科学家设计的工程基质上所附的人体细胞获得的；然后团队中的建筑师尝试“逆转”所观察到的行为—他们设计了算法来模拟所观察到的细胞行为和生长过程，之后团队采用这些算法来生成可大范围应用的新设计方案。
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埃斯金研究项目的研究理念就是细胞行为可以帮助人们设计出更节能的建筑材料，这些材料能够模仿细胞适应变化的环境条件。在一封邮件中，她是这样解释的：
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细胞知道如何回应并适应环境的变化。我们将捕捉它们的动作，然后数字化，并最终使用3D打印机将结果输出。3D打印机使我们可以通过实时限制材料和制作过程来探索生物的行为和过程。现在我们不太把3D打印机视为一个具有代表性的设备，而是通过使用可替换零部件来探索部分和整体的关系。