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3D打印：从想象到现实 [:1700398833]
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3D打印：从想象到现实 第10章 美好的世界：3D打印时代的审美标准
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我的邻居是家居用品设计师，我去他家吃饭时，他总会向我展示他最新、最畅销的作品。有一天晚上，他让我看了一个波浪形的灯罩，还有一次他递给我一个交叉相扣的盐和胡椒粉的调味瓶。不论他设计什么，一旦他开始了这一晚上的展示和陈述，我们的谈话就展开了。
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我的邻居喜欢告诉他的晚餐客人们，设计的过程是充满乐趣的，但是仅仅开始阶段有趣。他会说，可以将专业人士和业余爱好者区分开的真正挑战就是如何将一个设计制造出来。从设计原型到批量生产的飞跃不亚于跨越一个大峡谷。
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我的邻居会解释说，一个好的设计师必须确保其设计理念实际上是可以在工厂里生产制作的。同时他还得是一个销售人员，可以说服制造商相信他的设计可以赚钱，而且赚的钱足以负担制造商建立一条工厂生产线过程中的大量投资。
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我有一阵子没见我的邻居，但我迫不及待地想告诉他，他的黑暗日子已经结束了。3D打印机就是众多设计师和艺术家一直苦苦等待的输出设备。复杂和独特的形状也许是制造工程师们担心的问题，但对艺术家、时装设计师、珠宝制造商以及建筑师来说，复杂的模型和新颖的几何形状代表着未知的新机遇。
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建筑师、工业设计师和艺术家迫切地希望赶快开发利用这一大批新的可供设计的宝藏。3D打印消除了很多才华横溢的设计师在实现他们想法的过程中遇到的资源和技术限制。3D打印和设计技术实现了他们第一次向小批量生产的商业领域的进军，例如珠宝制作、高档家居装饰以及实验性的时装设计。
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计算机：如同大自然造物者
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自然界中发现的很多物体在测量时都具有规则的尺寸，可根据数学方程绘制。你见过切成两半的贝壳吗？贝壳的螺旋线是被称为“斐波那契数列”的古老数学概念的自然体现，无论外壳的大小是像乒乓球还是像大西瓜，其内部的螺旋曲线往往具有相同的形状。
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斐波那契数列在自然界中随处可见。树枝就按照这个顺序分叉生长，蕨类植物和洋蓟花的形状，甚至漩涡和海带波动的模式都是如此。
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斐波那契数列以规律的方式展开。每个数字都是前两个的总和，以简单的规则可以生成序列，所以数列的顺序是1、1、2、3、5、8、13、21……计算机被指定这一规则后，就可以轻松地计算斐波那契数的长数列。
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随着计算能力的增强，研究人员发现模仿大自然设计智慧的最有效的办法之一，就是运用数学规律或算法生成形状。计算机生成的三维分形艺术已经存在了几十年，但是直到最近仍只存在于虚拟世界中。唯一改变的就是3D打印技术将实现把复杂抽象的模型从虚拟世界拉入现实世界这一构想。在3D打印技术诞生之前，贝壳的螺旋内腔室只能自然形成。
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设计师们多年来都使用常规软件进行设计。有机设计作为一种新模式方兴未艾，终于出现了一种输出设备可以将这些概念变为现实。随着3D打印将数学模型和自然规律从抽象的束缚中解放出来，各种以前无法实现的设计正逐步呈现。
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由算法或公式产生的图形通过人为的方式产生多种变化。利用数据和算法的结合，设计师们可以创造出多种二维和三维的形状和图案。一些算法可以生成分支结构，一些可以生成曲面形状，如大量肥皂泡，还有一些可以生成随机的角刺，如石英晶体。
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大自然的制造过程是重复的。所有的生物（从一株植物到人类胚胎）通常都是从一个简单的生殖细胞或种子开始，遵从一套相对较小的发展“规律”重复进行。像不断对一个数学公式进行赋值一样，种子发育的形状、形式和模式受周围环境或有限的可利用资源中的诱因驱动。在一个较小的范围内，汽车挡风玻璃上的一片冰晶体是从籽晶开始根据固定的重复模式生长和扩散的。
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咖啡桌也可以成长。Fractal–T（T型碎片）就是由设计师赫尔诺特·奥伯费尔、简·沃特尔和马蒂亚斯·贝尔设计的一个3D打印的咖啡桌。设计师们评价这一惊人的3D打印作品为：“其外观加强了自然和数学公式之间逐步增强的联系。”Fractal–T外形的灵感来源于树枝规则的生长结构和模式。咖啡桌使用立体平版印刷和半透明树脂塑料制作，是一件完整的3D打印作品，没有接缝或接头。它的设计者指出“使用其他制作方法完全不可能做出Fractal–T”。
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图10–1 基于模拟树枝结构和生长算法制作的咖啡桌
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图片来源：MGX, a division of Materialise. Designed by Gernot Oberfell, Jan Wertel, and Matthias Bär.
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Fractal–T是一件几何模型的杰作。树状茎交织在一起，变成越来越小的分支，直到桌面。它的半透明桌体是怀旧的硬化树液。Fractal–T已经在伦敦的维多利亚和艾伯特博物馆、纽约的大都会艺术博物馆和巴塞罗那的设计中心等几个精英艺术博物馆展出。
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如果你浏览Shapeways网站，就会发现3D打印珠宝是目前市场上最受欢迎的业务之一。珠宝相对较小，任务相对比较简单，也就是说，完全没有必要像3D打印航空器零件那么小心谨慎。因此，珠宝也就成为最受欢迎的设计和打印对象。
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芭谢芭·格罗斯曼是3D打印领域最著名和最早的设计者之一。芭谢芭主要设计雕塑、珠宝和家居用品，其几何外观代表了数学和物理学的著名定律。芭谢芭的设计拥有一个共同的主题：数学。
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