参数化造型设计在家具设计中的应用
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作者: 刘宇翔
参数化设计本质是一种新型的设计方法，是运行于Rhinoceros三维软件结合grasshopper等插件平台之上的一种算法语言，是一种使用计算机辅助制图来解决具体造型设计的新型设计方法。参数化设计应用grasshopper逻辑插件及T-spline等异形插件关联各项空间确定量的参数，用参数模型块“电池”逻辑显示出来，最后，结合最新的3D打印技术，将参数化造型家具实现出来，迎来一个家具设计的新时代。
参数化设计Rhino家具设计3D打印技
1前言-参数化设计的概念
参数化设计本质是一种新型的设计方法，英文对应是Parametric Design，是一种建筑设计方法，该方法的核心是把设计的全要素都变成某个函数的变量，通过改变函数，即改变算法，得到不同的方案设计。其根本目的是在于用新的软件工程方法来延伸人的思维，让我们有更多的选择的可能。参数化设计的最终目的即是实现全面参数化，将美学设计形式以一种数学算法函数表达出来。即如康定斯基所说“一切艺术的最后抽象表现是数学”
2 国内外研究现状
当前，国外的参数化设计主要集中在建筑空间造型设计领域，参数化主义parametricism作为一股系统化革命浪潮，席卷全球新兴建筑业，在各类异于常态的造型设计中，最引人注目的还是建筑业，参数化设计逐渐成为主流建筑设计界的常态思维方法，越来越多的在公共建筑设计投标方案中出现，最为典型的是即以建筑师扎哈哈迪德为代表的建筑师团队以及BIG建筑设计事务所等为代表的团队，其作品如香奈儿移动博物馆、哈萨克斯坦阿斯塔纳图书馆等作品，是具有鲜明的参数化建筑作品的代表，将自然界“美”的形态以数学即参数化进行算法编织，正如设计师所说，美是设计师穷极一生所追求的，其设计技法与造型巧夺天工，作为设计师的一件建筑设计作品，除了体现出设计师对于设计技法和造型材料精通的掌握，更是对造型美孜孜不倦的追求，为了不经“设计”的美感而不懈努力。
我国在2008年举办奥运会后，一批新颖的建筑设计作品开始展现在人们的眼球当中，在视觉上冲击力上，心里承受能力上无不造成强大的冲击，颠覆了人们以往对建筑造型概念的认识，如瑞士设计师赫尔佐格与德梅隆及中方设计师李兴钢设计的鸟巢，中澳联合设计的水立方等建筑设计作品，在设计造型上遵循“泰森多边形”的参数作为基本思路。另一方面国内的许多设计院校及设计团体单位开始掀起了参数化设计的浪潮。如同济大学的建筑研究院，华南理工大学的设计研究团队等。此外，越来越多的参数化建筑造型设计作品如雨后春笋般在我国各地城市的中央地标地带拔地而起，如广州的“小蛮腰”即现在的广州塔，北京的望京SOHO，以及凤凰传媒中心等这些参数化建筑设计作品。参数化设计思想在得到广泛传播的同时，同时激起了设计界分支其他设计师的关注。
3研究的目的与意义
本文的主旨目的是将参数化设计思维引进到家具造型设计当中来，另外也可以以此设计方法为借鉴，延伸到广义的产品造型当中，并结合分析前沿3D打印新技术作为实现的技术手段与之伴随存在，并分析其更加宽泛的使用前景。参数化设计手法主要还是集中应用在建筑造型设计领域，被一些的前沿建筑师用于制作与探索建筑物复杂的扭曲表皮形态和非几何形结构设计，以及富有参数变化的空间造型。而如何从中得出并建立起参数化设计的学科思维体系并应用到家具设计当中来，以创新理论引导创新实践，将家具产品设计与制造之道路走出异于传统的新形式，也是对丰富和付诸实践有着重要指导意义。
4参数化家具造型的设计方法
参数化设计的本身只是一种设计方法而已，应用此设计方法，它能提高设计师们的工作效率，提高解决复杂问题的可行性，以及分析其可实现性，它是在当下每个还在思考设计的设计师都应该欣赏的一种设计思维方式。
（1）Voronoi设计法，是由一组由连接两邻点直线的垂直平分线组成的连续多边形组成。通常我们又称之为“泰森多边形”。在Rhino三维软件平台中，运用插件grasshopper的“Voronoi 电池”工具在限定的平面线框内生成的随机因子点，而关于这个随机因子点的多少和疏密以及分布的方法的具体方式则由该“Voronoi电池”工具内部的算法自身生成，在限定的线宽内算出的泰森多边形图形，切割的图形块当中的点则与每天邻近边垂直，这就是泰森多边形的基本线框图形。
（2）褶子设计思想，是德勒兹受到巴洛克风格造型的启示，在莱布尼兹的单子理论基础上，提出来的哲学概念。在褶子的世界里，时间与空间伴随着物质的折叠、展开以及再折叠而生成，是在从内向外和从外向内的双向折叠中形成的，从本质上来说，即物体没有内外之分，消解了原本建筑空间的内外、时空、人工与自然之间的界限。
（3）游牧设计思想，又可称为“平滑空间”，是对褶子思想的进一步延伸和发展。传统的空间往往是封闭空间，具有明显的边界，而游牧空间是无边界、非线性的。
5参数化家具造型设计的主要应用平台及其特点
目前在国内最常用也最适用于产品造型设计的参数化软件平台，无疑是犀牛+草蜢插件（Rhino+Grasshopper）组成的参数化设计平台。其优势特点如下：可以简单直观的生成各种复杂的形态和表皮；可以随时修改或添加任意环节的参数，并整体动态更新；可以将及其复杂的形态自动展平，生产CAD图纸；可以直接输出到三维打印设备。
6参数化家具造型设计与3D打印技术
3D打印技术，学术上又称“添加制造”技术，也称增量制造。是一种与传统的材料加工方法截然相反，基于三维CAD模型数据，通过增加材料逐层制造的方式。参数化家具设计在设计的程序之方案设计阶段，参数变量的任意输入以及输出，将反应在设计图像上的修改之方案的迭代，其运用参数化软件建立具有特殊拓扑数学关系的模型，探讨在复杂扭曲的立面寻找灵感形态以及特殊表皮肌理，这类造型既可以是曲面的、异形的、或者说是非线性的，实现该类造型形态的途径必然是通过3D打印技术。
参考文献：
[1]胡海权.工业设计形态基础[M].辽宁科学技术出版社，2013.4.
[2]张铁成.Rhino5.0产品造型设计基础教程[M].清华大学出版社，2013.9.
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[4]卞京.产品造型设计的参数化探讨[M].中国美术学院，2013.5.
[5]袁承志.论参数化建筑空间造型设计艺术[M].北京交通大学建筑与艺术系，2011.08.
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