紫砂主人杯设计中基于NURBS建模的正向研发探究

（无锡工艺职业技术学院,江苏宜兴 214200）

一、紫砂主人杯设计现状

（一）市场需求

中国的陶文化博大精深，各产区都有着各自的特色。江苏宜兴是我国重要的陶瓷产品生产地区之一，独有的紫砂泥，配以传统的紫砂技艺，使紫砂壶在茶文化中，展示着它重要的功能和审美作用。近些年来，在随着人们生活水平的提高，饮茶意识也在逐步增长，而且对喝茶的品质也在慢慢提高，这使得紫砂茶器的产量也在逐步增大，而且不同的使用环境对茶器本身所赋予的内涵有了更深的映射，这就要求我们设计人员要站在用户的角度，对茶具的设计提出新的构思。

在茶道中“主人杯”是一件重要的饮茶器皿，顾名思义它是主人专用的茶杯，也像是主人在茶席上的一张名片。因为紫砂泥本身富含的铁、钙、钾、镁等多种人体所需的微量元素，还可以中和水的pH酸碱度，吸附放射性元素，是其他材质的饮水器皿所不具备的。所以如今的市场需求也在不断扩大，紫砂主人杯也出现了各式造型，各类装饰手法，以满足着不同消费人群的寻求。

（二）设计现状

紫砂的器皿造型大概可以分为三个种类，第一个是几何形体，第二个是自然形体，第三个为筋纹形体。紫砂制作方式基本以手工成型、注浆成型、机器压制和拉坯成型四种方式为主。受到传统造型和固定设计技艺的影响，紫砂器具的造型设计研发往往比较保守和缓慢，这样使得市场上同质化产品越来越显著，因为紫砂行业多以中小企业为主，这就导致企业在人才储备，资金储备、品牌建立等方面，或多或少会有点不足。在设计和生产上，当前主要是以手艺人为主，他们多以从事职业技术上的工作为主，大部分手艺人缺少系统的设计方面职业技术培训，而是延续了“师傅带徒弟”的传统教学方式，虽然有利于技艺的传授，但在艺术造诣方面有所缺失。设计性人才紧缺、行业产品造型设计进步很缓慢，这些都导致许多商家为了节约成本或缩短研发时间，而将市面上已有的畅销品拿来后进行逆向的改制，适当修改细节，再用传统的方式进行设计生产。这样做虽然大大降低了设计研发的时间，但却造成了市面上的同质化，其本质是一种逆向的抄袭，只将利益作为出发点，而没有站在用户的使用角度进行产品的创新，不利用紫砂行业的发展。

（三）正向研发

正向研发是一个从无到有的过程，是经过了调研，设计，制造一系列的过程，而得出的一个创新的产品，这本身就是一个需要付出大量时间和成本的过程，但它的好处就是你可以得到一个真正意义上的设计创新，慢慢形成自己的品牌形象，形成自己的产品系列化，会吸引喜欢这种差异化设计的粉丝，同时通过差异化的产品，达到规模化的粉丝相应，最终能够反映到商业价值上。

紫砂主人杯的设计因其主要是寻求造型上的变化，正向研发会更有利于紫砂产品的创新，推动整个行业的进步，而在正向研发中设计是尤其重要的一环，是一个视觉化的过程，所以计算机软件模拟造型是一个必要的辅助手段，这样能大大地加快研发的速度。

二、NURBS曲线建模叙述

NURBS是Non-Uniform Ratinoal B-Splines的缩写，它是利用三维模拟的造型方法来建立起曲面的物体，NURBS造型总是由曲线和曲面来定义的，基于这个特点，我们可以用它做出比较复杂且质量较高的特殊效果曲面。

NURBS相对于其他类型的建模软件来说，需要先从建立曲线绘制，这样可以将模型的外轮廓很好地呈现出来，整体的准确性也很高，可以建立起精度较高的陶瓷产品模型，方便后续的制作研发，再者NURBS建模系统中的建模工具非常丰富，它们可以建立各种几何造型，形成各式各样的曲面效果，能满足用户对于形体要求的建模任务。而且大部分NURBS建模软件可以直接生成加工数据，将数据导入数控设备中，就可以直接加工出实体模型，方便陶瓷制品的后期制作，加快研发速度。

三、传统紫砂造型设计和计算机辅助紫砂造型设计的方法比较

（一）传统紫砂造型设计方法

1.概念定位：这是需要完成的第一步，在了解客户需求和完成市场调研后，就要针对这些需求制定出翔实设计方案，形成文字总结，展现创意点，以满足目标客户的要求。

2.视觉化：方案确定后，开始绘制产品方案草图，当草图通过要求，就要绘制出精确的平面图纸，制定出合适的工程图纸，但是这种平面图纸很难真实地表现出紫砂产品的设计效果，而且如果有修改和变动，就要重新地绘制，很费工时，效率低下。

3.模型制作：有了图纸后，开始制作产品的立体效果，这种立体效果就是制作等比例的紫砂模型，而这种模型需要靠手工制作，往往时间较长，成本高，而且制作完成后很难进行大范围的修改，模型的质量也有受人为手工技艺的影响，不一定能百分之百的还原图纸的效果。紫砂产品的研发本身就是一个不断重复，精益求精的过程，这样就更加延长了产品设计的周期。

（二）计算机辅助紫砂造型设计方法

1.分析定位：根据图纸，定位紫砂产品的形体特征，框架和结构线应该如何搭建，确定具体的比例和尺寸，然后要筹划好建模的次序和步骤，保证建模顺利进行。

2.建立模型，将紫砂产品的基本特征分析之后就可以利用计算机软件的各类工具，完成基本造型的建立，如果产品有更加复杂的造型，可以利用高级建模技巧，继续深化产品的细节，力求与图纸的造型想法达到统一，因为模型呈现的是三维的效果，所以将紫砂产品的造型很直观地展现出来，能够再细节上更真实的反映产品地效果。

3.渲染实物，在完成实体建模后，可以利用相关的渲染软件，将模型渲染成真实的效果图，因为其材质效果逼真，可以使决策更加的直观，评判方案是否可行，而且这个过程可以反复修改，直到达到合理为止。

4.模型打印，当建好模型后，就可以输出加工文件，用现在成熟的3D打印技术，做出一个实物模型，这样可以更加直观地对紫砂方案进行评判，同时这个打印好的模型可以直接去翻制模具，方便后期进行实物的加工。

（三）计算机建模在紫砂产品造型设计中的优势

随着时代的发展，计算机辅助设计正影响着陶瓷设计的领域，而紫砂作为陶瓷材料的一个分支，亦需要这种辅助手段对其设计研发阶段进行优化和变革，用数字建模的形式也是在进行设计思考的过程，这样紫砂的设计研发过程可以更加可视化，也会给紫砂设计带来全新的思考。

所以以NURBS原理为主的建模软件，它可以将设计者的思想以视觉化的形式加以反映，比如在做一件紫砂产品之前，产品的造型及装饰需要进行细致的构思，这时就需要很多设计图纸将它定量化。但是如果有了三维软件，就可以将这些二维的图纸精确的转化为三维模型，然后在利用渲染软件给予其材质，环境，来得到产品效果图。这种将设计师的创意想法，快速的转变成视觉化的虚拟产品和环境，而且后期修改起来非常方便、快捷，是对传统手工模型的创新，用数字化的方式提升了制作过程，将设计效率和质量有了很好的提升，缩短了设计周期，降低了产品的研发成本，提高了设计人员的效率，这样可以合理利用设计去开发更多新产品和新工艺。

四、NURBS建模在紫砂主人杯的应用

紫砂主人杯基本功能是泡茶饮水，它的基本构成部分是杯口和杯身，虽然构成要素相对简单，但是其造型可以千变万化。在众多NURBS曲线建模原理的软件中，Rhino的NURBS相当稳定，建模工具较多，系统资源占用少，出错率低，精度高，同时很容易上手，所以我们用Rhino的NURBS建模方式来举例。

前期设计绘制好的草图方案，方案有很多，需要通过建模效果进一步的验证，对本次紫砂杯的建模总体思路是：用控制点曲线搭制好杯子的外轮廓，尺寸必须按1：1的进行绘制，然后以曲线生成曲面，之后再进行细节调整和倒角。

1.在工具栏中选择控制点曲线，按照辅助线标注的尺寸，绘制杯型的曲线，用F10键打开曲面的控制点，进行杯身和杯口的调整，用偏移命令工具，偏移出杯身的厚度。

2.在顶视图画圆，用重建点工具，将控制点的数量增加到30个，然后隔一个点选一个，用平面缩放工具，以原点为缩放点，向里面缩放，完成杯身肌理的绘制，

3.使用双轨工具，将所画线生成曲面，用旋转成型命令将杯身厚度和底部旋转成型，利用倒角工具，将底部的边缘倒角。

以上是利用NURBS建模的过程，熟悉这些命令组，并按照一定的要求使用，就可把其他方案依次建出来，这样可以放在一起进行比较，如果觉得形体上有问题，可随时修改，非常方便高效。接下来可以利用渲染软件，查看其贴上真实材质后的情况，是否符合预想的效果，如果以上阶段都以符合要求，便可将模型导出工程软件，去打印3D模型，真实地去感受一下杯子是否好用，接下来就可以利用这个3D打印的模型杯当作模种去进行模具的翻制，制作出真正的紫砂主人杯。这就是一个完整的正向研发的过程，可以看出，利用计算机软件的辅助，可以将紫砂的研发过程变得十分的高效便捷。

五、总结

NURBS建模工具，在工业设计领域有很广泛的应用，但在传统的紫砂行业鲜有涉及。通过本文的一些浅析，可以为紫砂行业带来新的设计制作方法，进一步完善传统制作流程，利用NURBS软件正向研发，来实现数字化的造型方式，更方便，更实用，打破陶瓷手工设计者的原有思维，用数字化的成型方式启迪设计者，获取更多创作灵感，实现新的“工匠精神”。