三维打印浮雕灯罩的设计与制作.doc
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1、毕业设计书原创性声明本人郑重声明:所呈交的设计书是本人在指导教师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了设计书中特别加以注明引用的内容外,本设计书不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 毕业设计书作者签名(手写) 2020年3月20日毕业设计版权使用授权书本毕业设计书作者完全了解学校有关保障、使用毕业设计书的规定,同意学校保留并向有关学位设计书管理部门或机构送交设计书的复印件和电子版,允许设计书被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位设计书评选机构将本设计书全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本
2、学位设计书。本设计书属于: 保密,在 年解密后适用本授权书。 不保密。 (请在以上相应的方框内打“”) 作者签名(手写) 年 月 日指导教师签名(手写) 年 月 日 目录1 绪论11.1 课题背景及意义11.1.1 课题背景11.1.2 课题意义21.2 技术现状和发展前景21.2.1 3D打印的技术现状21.2.2 3D打印的发展前景32 市场需求分析32.1 功能性需求分析32.2 非功能性需求分析42.3 综合需求分析43 软硬件分析53.1 软件与硬件的需求53.1.1 软件需求53.1.2 硬件需求53.2技术应用53.2.1 图片拼接53.2.2 图片浮雕化53.2.3 切片处理6
3、3.2.4 实机打印64 3D打印浮雕灯罩设计流程74.1设计流程汇总74.1.1 制作流程简介74.1.2 图片的选择及处理74.1.3 图片的浮雕化处理84.1.4 图片的切片处理84.1.5 使用打印机打印95 实机打印的制作流程95.1 图片选择及处理95.1.1 图片选择95.1.2 图片尺寸修改95.1.3 图片拼接105.2 图片浮雕化处理115.2.1 浮雕化115.3 切片处理125.4打印测试136总结与展望146.1 总结146.2 展望15三维打印浮雕灯罩的设计与制作文杰摘要:为了符合当代年轻人对灯罩装饰品个性化的审美需求,我采用使用三维打印机打印的方式来制作灯罩。从图
4、片选取到图片的后期修剪处理再到后面的切片处理打印机打印,逐步讲解了每个步骤的详细处理过程。最终制作出了符合个性化要求的灯罩,能选用自己想要的图片,所需的形状和尺寸,能按自己之所想来制作出理想灯罩。关键词:3d打印、浮雕、装饰Design and manufacture of 3d printing relief lamp shadeByWen JieApril 2020Abstract: To accord with the aesthetic demand of contemporary youth to chimney adornment individuation, I use the
5、way that USES 3 d printer to print to make chimney. From the image selection to the image of the late clip processing to the later section processing printer printing, step-by-step description of each step of the detailed processing process. Made the chimney that accords with individuation requireme
6、nt finally, can choose the picture that oneself wants, the shape that needs and dimension, can come according to oneself place wants to make ideal chimney.Keywords: 3D Printing、Relief Effect、Decoration1 绪论1.1 课题背景及意义1.1.1 课题背景3D打印是基于传统制造业的升级背景为前提,是产业升级3.0的内容之一。3D打印概念起源于美国,旨在通过对传统制造业的工艺进行改良,从80年代概念的提
7、出至今,将近40年的发展,3D打印机目前还无法有效替代传统加工制造业的生产模式,但在概念模型初期阶段非常有优势,工业制造靠的是设备,工人,流水线大规模生产,而3D打印机作为新型设备,材料特殊性使得其更利于做产品原型开发,而非真正意义上的大规模生产。目前市场上各源头厂家不断研发新技术,新材料,旨在让3D打印机进入到各个工业领域中,如:汽车,军工,航空航天,教育,医疗,影视等等。采用光敏树脂材料打印的3D手办模型(图1.1)或是由喷蜡打印出的首饰饰品(图1.2)在市场上也是大受欢迎。在未来,3D打印研究的方向应更多以不同技术、不同材料下在各个垂直领域不断与传统生产方式进行“磨合”,起到设计与生产之
8、间承上启下的作用。一旦未来3D打印机大规模商业化普及,将真正推动工业的升级。 图1.1 3D打印手办 图1.2 3D打印发卡浮雕是在平面上雕刻出凹凸起伏形状的一种雕塑,它是介于平面绘画与三维浮雕之间的一种艺术表现形式,能很好地保持三维物体基于某个观测角度的外形轮廓和视觉效果,因此也越来越受到大众的喜爱。国内外对浮雕进行了大量的研究,在这些研究中,有的是从三维模型出发,其基本方法是对三维几何模型在某给定视觉方向的深度值进行压缩来获得浮雕。透光浮雕是雕塑的一种形式,通过可见光的照射,展现出丰富多样的画面,具有极强的艺术表现力,利用3D打印技术,我们可以将普通的照片变成透光的浮雕,使你的照片可以立体
9、呈现。3D打印浮雕照片具有极高的保真度,透过光,照片浮雕上的图案清晰可见,甚至还增添了微妙的维度和细腻的纹理。3D打印透光浮雕其独特的通透美感深受人们的喜欢。而灯罩在我们的家居生活中更具有特殊的地位,不论是终日忙于应付的富商名士,仍是奔走忙碌的工薪一族,晚上在家的时刻总比白日多。任何一种物质享受结尾总要上升到精力层面,灯具也不破例。一个适合的灯罩能在起床的清晨入眠的夜晚带给人们极致的享受。使用三维打印技术将灯罩与之结合,既能发挥出3D打印的诸多优势,又能根据每人自身的需求定制出符合个人爱好或是迎合家装的灯罩。三维打印技术与浮雕灯罩的结合相信一定能迸出灿烂的火花。1.1.2 课题意义当代年轻人都
10、有着属于个人的兴趣爱好,也热衷于在生活中展示自己的个性。而灯罩作为家中必须的装饰品正是舒展个性的大好舞台。而我以研究如何使用三维打印的方法将图片通过浮雕的方式刻画在灯罩上,作为日常的装饰品为本次课题的主要目的。其意义在于创造出一种符合当代年轻人个性,自我创作性强的灯罩用于日常装饰,以满足大众对个性化灯罩的市场需求。1.2 技术现状和发展前景1.2.1 3D打印的技术现状目前,3D打印技术主要应用于模具制造、人像打印,以及珠宝制作等领域,3D打印在很大程度上提升了制作的效率。在生物工程与医学、建筑等领域,由于3D打印的引入,也为创新开拓了广阔的空间。3D打印技术早就已经出现,但由于价格昂贵,技术
11、不成熟,早期并没有得到推广。经过发展,该技术已更加娴熟、精准,且价格有所降低近年来,3D打印技术持续发展,制作周期缩短,材料循环利用,成本大幅度降低,发展势不可挡,已经成为社会广泛关注、民用市场迅速崛起的新领域。1.2.2 3D打印的发展前景随着3D打印市场份额的迅速扩大,与3D打印相关行业的大学生创业者的数量也在呈现爆炸式的增长,3D打印模型服务、个性化礼品定制等创业项目百花齐放。拥有一台或多台精度不同的打印机将适合满足多种不同的顾客人群,创业者可以根据顾客提供的三维模型及要求打印产品,以个人兴趣生产更多有趣的产品进行销售,根据顾客的需求个性化定制生产专属产品。3D打印机用于生产最大优点既是
12、生产效率高,单件生产价格远远低于一般生产,大学生创业者应充分利用这一优点,从单件生产价格低廉为入口切入市场,从价格和质量上打入市场。当然使用3d打印技术来打印浮雕灯罩还是存在一些不足之处。例如3d打印所使用的的材料一般都不耐高温,而白炽灯伴有高温会严重的影响灯罩的使用寿命,我打算在进行制作时可以从灯泡的瓦率上做出改变,达到减少灯罩内部温度的效果,也可在灯罩内部上层耐高温的漆,既可降温也可以改变灯罩发光的颜色,让灯罩有更多的可选择性。作为创业商品也更能吸引顾客注意。2 市场需求分析2.1 功能性需求分析灯罩的主要有聚光,防止触电以及装饰美化作用。上述功能常用的灯罩材料都能做到,而采用3D打印技术
13、打印出的物体根据所选用的材料不同耐用程度也有所差异。打印最常用的PLA材料它的耐热程度达到了220早已超过了普通塑料灯罩的110的耐热,而且PLA材质的坚固程度也超过了塑料,再加之它还有良好的光泽和透明度,良好的抗拉强度和延展性。可以说,用PLA材质做灯罩完全满足功能性需求。2.2 非功能性需求分析在当下消费者对灯罩的需求不仅仅停留在了使用阶段,更多的是在追求美观实用及个性方面。目前市面上的灯罩大都是单独的植物、动物,稍微复杂点的有山水字画、风景人文。而且关键在于只能选择无法创作,这与当下青年崇尚的潮流多元的追求相差甚远,而3D打印浮雕灯罩恰好满足他们的需求:可以自己定制图案,你可以使用自己喜
14、欢的明星照片,自己钟爱的文学影视作品名言,只要是你能找的图片都能成为你灯罩上的图案。再加之现在3D打印技术的成熟,所需要的成本价格相对较低,也能符合年轻消费者的消费水平。如果能加上可拆卸的结构设计,还可加强客户重复购买的消费能力。2.3 综合需求分析3d打印浮雕灯罩主要是为了能让大众能够根据自己的爱好兴趣定制出符合自己要求的灯罩装饰品,若以商品标准衡量,在进行制作时应该考虑以下两个综合需求:(1) 产品质量:公开售卖时,顾客肯定会与正常生产的灯罩作为比对对象,以此来衡量我们商品的价值,与一般的pvc材质相比我们拥有足够的优势,不管是在耐热性还是材质牢固性都是pla材质更佳;而相比于布料,皮革等
15、材质,我们又有成本价低,图案丰富的优势;还有少见的金属材质,我们则具有产品轻便,便于打扫的特点。所以只要按照步骤生产,注意后期的细节修整,在产品质量上完全可以让顾客放心。(2) 购买人群:此次产品主要针对的是年轻购买人群,要能够突出个性,让顾客有更多的选择,不只是在图案选择上的多样化,在形状上也可突破传统灯罩的限制方体、球体、不规则体都可以作为选择的对象。这也可以发挥3d打印的优势,呈现顾客之所想满足顾客之所需。3 软硬件分析3.1 软件与硬件的需求3.1.1 软件需求与本次制作相关的软件有:l 图片拼接处理:Photoshop/光影魔术手l 图片浮雕化:Flashprintl 切片软件:si
16、mplify3D/Cura3.1.2 硬件需求与本次制作相关的硬件有:l 打印材料:PLA塑料l 打印设备:3D打印机3.2技术应用3.2.1 图片拼接使用Photoshop或者光影魔术手对图片进行拼接。Photoshop和光影魔术手都是常用的图片处理软件,在进行图片处理时,主要是对所选择的图片进行大小裁剪并选出合适的张数方便拼接,保证最终的结果美观不突兀。两款软件都可以做到上述效果,PS的优势在于在对图片进行裁剪拼接时,可以有更多的工具选择,让图片连接处的效果更平滑,但相对的需要一定软件使用基础。而光影魔术手也可以做到类似的效果,且操作简单易上手。3.2.2 图片浮雕化针对浮雕模型的打印,
17、现有的打印方法并未对其做特殊处理, 打印流程也没有任何的区别。 均是将全局细分后的模型直接输入Cura, Slice3r 等切片软件中进行切片计算, 根据生成打印路径将其数据转换为G 代码传给打印机完成打印。为了保证浮雕的打印质量, 为让打印出的模型保持更丰富的表面细节特征, 就需要对输入模型进行足够的细分, 但会导致切片软件在对模型进行切片计算时占据内存过多, 如果输入浮雕模型足够精细, 很容易出现切片失败的情况。 使用一张图片储存网格高度信息的凹凸贴图来表示粗网格形成的浮雕模型, 可以在视觉上获得和由粗网格进行全局细分后形成的浮雕模型同样的效果。我使用到的工具是FlashPrin。Flas
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