3D打印技术是第三次科技革命的代表技术之一。本文简要介绍了3D打印技术的原理，发展及其应用。并以一个具体的审美案例：在陶瓷艺术中的应用来阐明3D打印技术中的“美”。最后论述了我对3D打印的创新及其给传统艺术带来的影响的一些看法。

一、3D打印技术简介

1.3D打印的原理

我们经常提到的3D打印技术在学术上其实被称作“增材制造”( additive manufacturing) 技术。^[1]根据美国材料与试验协会的定义，3D打印是一种与传统的材料加工方法截然相反的，基于三维CAD模型数据，通过增加材料逐层制造的技术。^[2]它与传统的材料加工方法正好相反，这种技术类似于普通的喷墨打印技术，它用粘结剂将金属、陶瓷、高分子等材料的粉体粘结成型，逐层打印。

相比于传统的材料加工制造技术，3D打印技术的优点体现在如下几个方面：工艺流程短、可制造出复杂结构，不需要组装和拼接、易制备包含非匀质材料、功能梯度的器件。

2.3D打印的起源与发展

3D 打印技术的发展起源可追溯至20世纪80年代，美国和日本的一些科学家各自独立地提出了这种概念。^[3]后来，Charles Hull首先研发出了光固化方法，并于同年创立了首家致力于3D打印设备生产的公司3D Systems。自此以后，成百上千的3D打印公司如雨后春笋般涌现，3D打印这一技术也进入了“百家争鸣”的时期。熔融沉积制造技术、选择性激光烧结法等新工艺也不断被开发出来。到了21世纪初，可用于日常环境的商业3D打印设备已然问世。^[4]如今，3D打印技术在建筑设计、工程施工、航天、医疗、艺术等领域均占据了一席之地。

3.3D打印在陶瓷艺术领域中的应用

根据3D打印技术的发展，其在陶艺领域的应用可以主要分为以下三个阶段：

（1）在早期主要用于翻模成型、快速成型。^[5]在这一领域颇有建树的是土耳其的Unfold设计工作室。早在2009年，它们就发起了一个名为“地层学制造”的项目，属于3D打印技术的前身，旨在实现陶瓷艺术品的翻模成型。3年后，Unfold团队在采用快速成型的技术生产了大量的日用陶艺品，在上釉之后进行烧制，最后得出一批质量上乘，外观精美的产品，彻底宣告了 3D 打印在快速制造领域的技术成熟。^[5]

(2)在中期3D打印技术开始用于个性化定制领域。科学家发明了一系列可供更换打印材料的3D打印设备，而且新技术的出现降低了人们进行陶艺创作的门槛，只需有电脑上的设计图纸便可以在数小时内打印出成品，更多的人开始自主的进行这方面的创作和设计。

（3）近年来艺术家开始用3D打印来修理损坏的陶瓷艺术品。^[6]部分考古学家已经开始使用软件和计算机技术来建立文物的三维模型，或者用扫描仪器来捕捉、分析其三维信息，进而用3D打印技术打印出文物的完整复制品或是其碎片，这对文物的还原和保护有着举足轻重的作用。

二、3D打印技术案例及其与审美的关联

1.3D打印技术案例

陶艺家Jonathan Keep与艺术研究员Charles Stern经过两年的不懈努力研究出了一种新技术：利用3D打印技术，将陶瓷与玻璃结合吹制。

在传统的玻璃工或陶瓷艺术家看来，将这两种工艺结合起来的想法简直是天方夜谭。因为在加热的状态下，粘土和玻璃具有不同的收缩和膨胀率。在热处理的过程中两者会产生不同的体积变化导致成品出现裂纹。

Jonathan Keep与Charles Stern针对这个问题同许多专家讨论、研究。如果将陶瓷和玻璃同时按照传统的方式进行热处理，那么它们在变温时会有不同程度的形变，最后导致材料碎裂；如果先烧制玻璃，然后在其基础上进行3D打印，这样做出的成品往往在玻璃和陶瓷连接处连接的不紧密；如果在制作好的3D模型上吹制玻璃，虽然也会给3D模型带来影响，但是这种方法相比前两种尚有提升的空间。因为3D模型时逐层打印的，粘结在一起的，在高温下还是有可能与熔融态的玻璃紧密结合的。

当然，实际上的工艺优化要远比这复杂得多，也艰难的多。从陶瓷浆料的配比探究，到3D打印部件的设计，再到具体的操作流程，有太多细节要去完善了。在他们的网站上只提到了“经过两年的努力，我们最终取得了成功”，但是其中经历了多少失败，可能在他们看来其实是“不足为外人道的”。

上天不负有心人，利用他们开发出的新工艺，艺术家们制造出了一大批造型奇特优美的艺术品，下面是他们的一些成品展示图。

2.与审美的关联

审美的过程无非是研究美的物境、美的情境、美的意境。从上面的展示图我们可以感受到艺术家将光滑的玻璃与粗糙的陶制品合二为一，富有冲击感，而这可能也是作者想向我们传达的一种艺术效果。

为了达到这种效果，Jonathan Keep他从艺术创造的角度发散自己的思维，大胆地设计出了将陶瓷和玻璃合为一体的作品。他并非是网友常说的“缝合怪”，而是对陶瓷工艺和玻璃工艺都相当熟悉的专业艺术家。除此之外，他也不仅限于纸上谈兵，也进行了长达两年的技术实践，开发出了成熟的生产工艺。他将美学和创造学二者有机的结合起来，创造出一系列新奇有趣的艺术品。杨辛等人在《美学原理》中提到：“我们认为美的事物之所以能引起人们的喜悦，就是由于里面包含了人类的一种最珍贵的特性-实践中的自由创造。”

他的创作过程也兼具刘仲林老师在《科学臻美方法》一书中提到的美的创造“三要素”，即：（大胆突破）解放想象力、敏锐捕捉(发挥直觉能力)、认真权衡（调动分析能力）。^[7]具备完整的创造思维能力。他先是大胆想着前人未曾想到的领域进军，提出几种可能的工艺流程，并与同事认真分析，仔细论证，逐个实验，最终取得了成功。

三、我的观点

1.3D打印技术在陶瓷艺术中的作用

我认为3D打印技术对这类传统艺术带来的影响主要表现在以下几个方面：

（1）简化了艺术品的设计：我们可以利用现代的3D打印的功能轻易的更改和制作设计图稿。而传统的陶瓷工艺品需要根据图纸甚至是创作者心里的想法来现场制坯或是准备模具。3D打印技术的出现使这一过程大幅简化。

（2）降低生产成本：传统的手工操作或粉浆调制的时间成本和人工成本高。利用3D打印技术可以让机器自主操作，降低了人工成本。而且小件的物品可以在数小时内制作完成，大大缩短了制作周期。除此以外，机器制作的工艺品相比手工制品更加“精准”，圆就是圆，方就是方，而手工制作的多少会有些许瑕疵。

（3）改变了传统艺术传承体系：传统的手工艺术，如陶瓷技术，都是“学徒制”的。师父和徒弟之间心口相传，是人对人的教学。而3D打印技术仅需要对仪器使用和软件操作熟悉即可，学习传播的方式更为简单。

2.3D打印技术中的创新

如果将3D打印技术和传统的陶瓷生产技术做一个对比，我认为它们酷似化学合成中的两种路径。在纳米材料合成方法中，有两类最为重要：一种是自上而下（top down）的路径，即通过将大颗粒的材料经过刻蚀、粉碎等方式来制备小颗粒的纳米粒子，这正好对应了传统的方法，如陶瓷烧制，雕刻等；另一种“自下而上”(bottom up)的路径，将分散在溶液体系中的分子或离子使其团聚生成纳米粒子，这与3D打印中的思路不谋而合。上述的两种化学合成方法已经被化学家们沿用了几百年，它们相辅相成，各具优势。而陶瓷生产技术确只有传统的top down那一种。在我看来，自然科学中的“道”和艺术中的“道”其实是相通的，而Jonathan Keep恰好就是开发出了bottom up的方法，补充了陶瓷工艺领域的短板。而这种创新也给陶瓷艺术品注入了新的活力。

参考文献

[1]孙时琛. 3D打印技术在首饰设计中的应用[D].中国美术学院,2017.

[2]车海潮. 一种基于挤出固化的建筑3D打印装置设计及验证[D].华中科技大学,2015.

[3]林宇. 基于FDM彩色3D打印机丝料自动更换装置设计与研究[D].南华大学,2017.

[4]李小丽,马剑雄,李萍,陈琪,周伟民.3D打印技术及应用趋势[J].自动化仪表,2014,35(01):1-5.

[5]井启明. 3D打印技术在陶瓷艺术创作中的应用研究[D].齐鲁工业大学,2019.

[6]喻斐.3D陶瓷打印技术在生活空间中的拓展运用[J].佛山陶瓷,2018,28(03):38-40.

[7]刘仲林. 科学臻美方法[M]. 科学出版社, 2002.

（作者：郑威  中国科学技术大学 化学与材料科学学院学生）