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除非软件设计工具更有说服力，否则我们无法充分挖掘3D打印的潜力。计算机设计形状即有几种简单的方法也有非常复杂的方法。如果必须对设计范例从最简单到最流畅和适用性最强进行排名，排名如下。
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首先，最简单的几何表示是传统的纸质蓝图、表面网格模型或固体的几何形状。这些设计符号描述的是简单的固定形状，相当于语言中一些简单的描述性词语。
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其次，适用性较强的是那些能够处理参数设计的软件。这些软件使用户能够定义随参数调整的通用几何形状。例如，类似锤子的形状都可以用一个几何形状来描绘，只是几何形状中把手的长度和宽度不同而已。
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在这一点上，我们进入了未来的世界。以下几种设计语言具有高度实验性，大部分是在实验室和尖端设计实验中使用。在一种所谓的“编程式设计”的方法中，计算机把形状描述成一系列有特定顺序的步骤，有点儿像按照食谱而不是最终的外观描述蛋糕。
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再次，就是一个比较复杂的方法，被称为“生长式系统”。按字面意思，这种系统就是按照一套既定的规则从一颗种子“长成”形状。
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最后，最复杂流畅的未来设计形式是“即兴蓝图”。这些设计可以根据使用条件进行自身修改，就像一个雄辩家即兴在讲台上回应群众的情绪和问题。即兴计算机蓝图软件是动态的。
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后者是大自然的杰作。植物的DNA不直接决定植物的最终形状，它只是设定了一套规则用于环境出现特殊情况时控制植物生长。
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3D打印机问世之前，任何有关形状的复杂构想都只是幻想、理论数学和计算机图形学的素材。只有大自然才有能力把生成的蓝图变成复杂形状。随着3D打印技术的发展，这些新的设计概念将最终走出虚拟世界进入现实世界。
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3D打印：从想象到现实 [:1700398870]
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食谱式设计
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用食谱表达未来设计软件的工作原理可能最恰当。蛋糕的食谱不会详细描述蛋糕的最终形状和成分，相反，食谱描述的是做蛋糕的一系列步骤，本质上是一个程序。
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一个简单的食谱也可以做成一个外形精美的蛋糕。将苹果片和葡萄干洒在千层饼上卷起来烘烤就可以做出苹果馅卷饼。食谱中的步骤顺序比口头描述苹果卷饼的形状、外观和材料成分要简单得多。然而，用食谱做出食物比食谱简单的建议要复杂很多。换句话说，整体要大于部分之和。
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苹果卷饼食谱相当于设计软件的“几何编程”或“功能表示”。几何编程需要新颖的思维方式、丰富的想象力和个性的设计师，生成的对象也比用传统设计工具设计出的对象复杂得多。
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几何编程软件可以很容易地描绘有些许差别的重复结构和半对称结构，但大部分雷同，也可以描绘由小的子结构组成的分层结构。
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鉴于此原因，在设计复杂的和由许多小部件组成的模型时，几何编程软件可以大大提高设计者的工作效率。例如，设计一套需要用手指点击上百万次才能完成的由极细网格组成的锁子甲，如果用传统的计算机辅助设计软件做，将是一项极其痛苦、耗费时间的工作。
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然而，如果你使用几何编程软件，这项任务将变得非常轻松。你只需要简单地写一个“食谱”：创建一个直径3毫米、厚度0.5毫米的环，然后水平交错复制1 000次，再垂直复制1 000次就可以生成一块布。按“回车”键，你的计算机辅助设计程序会按照“食谱”生产面料。
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如果布料的重量和密度需要逐渐变小，你可以简单地调整“食谱”。你可以告诉计算机，当复制每一行时，下一行的网格要比上一行小1%。在复制2 000行后，你还可以让每一个小网格连接处的尺寸慢慢增加0.5%。如果你愿意的话，你甚至可以改变塑料的混合程度。
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3D打印：从想象到现实 [:1700398871]
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生长式设计
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生长式设计进一步利用了食谱的概念。不采用集中的脚本，生长式设计采用了一个种子形状和一套规则，这套规则决定形状应该如何随着时间的推移发展、变化。例如，要“长成”一棵复杂的像树一样的形状，首先你应当使用简单的“种子”：平底上的一个圆柱。其次要设立一个规则：在每个圆柱的未固定端按照字母“Y”的形状附着两个缩小10%的圆柱。使用这个规则，种子圆柱最后会长成树形。
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图13–4 生长式设计可以用于设计更具有机外表和感觉的物品
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图片来源：Nervous System, Inc.
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生长式设计系统现在刚刚开始商业化，其中定制项目的大部分工作都由熟练的设计师完成。有时生长式设计程序被称为“形状语法”，打印时可以生成复杂的三维图案。
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生长式设计系统适用于不同的设计规则、基本操作、基本形状和语法等。一些人试验过使用固定的规则，另一些人使用依赖于当前形状状态的条件规则。例如，当圆柱的直径大于5毫米时，按规则要将圆柱分裂为更小的圆柱。以生物学家阿里斯蒂德·林登迈尔命名的一套规则非常出名，它能够生成植物形状和有机组织，电影和游戏中计算机合成的郁郁葱葱的自然场景都是用该规则生成的。（你不会真的认为每一棵树都是美术家画的吧？）
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