創新範例應用

透過前面五種的範例測試，先以基本的立方體進行曲面的密鋪，再來開始進 階到不規則曲面的密鋪，之後加入複數的元素進行鋪面之外，再透過各種數據干 擾所產生的密鋪方式，形成一種難以預料卻又能參數化掌控的密鋪造型方式。

在此階段，將把這種參數化的造型生成模式，應用於藝飾品的設計，使得飾品的 造型能夠結合科學的複雜與不確定性，展現出在三維空間中更多交錯的可能，並 結合最新 3D 列印技術進行輸出，完成一套由概念發想到快速模型打樣完整的客 製化穿戴式珠寶的設計流程。

創新應用設計(一)：

本範例應用以戒指為主體，使用戒指的曲面進行表面密鋪對造型做變化，首 先使用 Solidworks 建構出戒指的造型曲面，戒指本身為一個內曲面和外曲面所構 成的曲面戒指模型。

圖 4- 36 使用 Solidworks 建構之戒指曲面

首先先從外部曲面開始進行密鋪，設定好形成在主體上的 UV 點數量後，將 欲密鋪的元素選定後並執行，可以發現密鋪的元素會隨著戒指曲面的不規則性逐 漸變形，形成不一樣的個體。

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圖 4- 37 密鋪之外部曲面

在發展密鋪的執行流程中，透過改變主要元件的 Shift 值可以讓 UV 點的分 佈產生變化，也就是以行列的設定方式來決定是否要執行密鋪，這樣的設定能夠 更加突顯元素在曲面上流動的曲線效果。

圖 4- 38 改變元件的 Shift 值

圖 4- 39 不同 Shift 值的效果

接下來是處理戒指曲面中，外部曲面與內部曲面的接合處，首先在接合點的 地方為了讓元素確實有緊密接合在一起，不至於在輸出時分開，加入一個 offset 元件對元素的接合度做調整。

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圖 4- 40 調整元素的 offset

完成後就能使得外部曲面與內部曲面的接合處緊密的連結在一起，除了在接 合點可以使用之外，對於其他曲面上的密鋪元素也都會進行 offset 的調整，以確 保完成品在最後輸出時為一個完整的實體。

圖 4- 41 以元素 offset 進行曲面接合

接合點處理完之後，再對外部曲面和內部曲面分別各自進行密鋪，透過改變 不同 UV 點的數量以及 Shift 值的調整，找到所有元素都能剛好連結在一起的結 果後，即完成了一個能夠在不規則曲面做密鋪變化的簍空型戒指。

圖 4- 42 簍空型戒指

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接著嘗試使用不同的元素進行鋪面，並針對鋪面的點座標加入數據干擾 Random Attraction 讓元素的型態能夠產生出不可預期的造型變化。

圖 4- 43 不同元素進行的鋪面

圖 4- 44 使用 Random Attraction 做數據干擾

透過調整影響幅度的大小，能夠使得原本規則排列的元素變化出大小不一，

形狀也不盡相同的造型。

圖 4- 45 不同影響幅度產生的效果

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圖 4- 46 數據干擾所產生的造型變化

在傳統手工飾品的製作上，要在曲面上均勻且規則的鋪設元素非常不便，尤 其是在兩曲面間的接合處，能夠使得元素間剛好密合的效果並不容易，而且透過 參數化的方式，能夠快速地改變鋪設位置甚至能夠對密鋪元素的型態產生間接影 響，透過改變參數化的數值，能夠直接看到微調後對模型所造成的影響。

圖 4- 47 參數化造型之戒指

創新應用設計(二)：

本範例應用以心型墜飾為主體，利用心型的曲面不規則性來完成造型變化，

首先先在 Solidworks 建構心型曲面，匯入於 Rhino 後發現由於曲面的建構方式，

使得密鋪無法執行，這時先透過 Rhino 曲面工具中的重建曲面，重新建構曲面上 的 UV 方向。

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圖 4- 48 曲面重建工具

圖 4- 49 重新建構後的曲面

將重新建構的曲面輸入到 Grasshopper 中，進行密鋪之前必須再使用一個 Reverse Surface Direction 元件，透過此元件密鋪工具得以在心型曲面上產生 UV 方向的點以供密鋪元素在上面排列。

圖 4- 50 心型曲面上產生的 UV 方向點

接下來為了讓密鋪元素能夠產生曲線相交的編織效果，在密鋪的執行流程中，

使用 PanelingTool 的網格工具，能夠改變網格的排列方式，像是利用中心點產生 網格或是將原本矩形的網格改變為菱形網格等。

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圖 4- 51 改變網格的型態

接著就可以透過使用菱形網格所產生的效果，搭配密鋪元件 Shift 值的調整，

在心型曲面上產生出如編織般的優美線條。

圖 4- 52 曲面上產生的編織效果

圖 4- 53 完成之心型密鋪

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圖 4- 54 不同變化的簍空愛心墜飾

由於參數化能夠直接改變網格在曲面上的分布和數量，所以比起傳統手工的 製作方法，參數化能夠產生更多可能性，本應用設計所使用的心型曲面，能夠明 顯看出元素會隨著曲面的流動而產生形變，這本就是一種不可預期性的效果，也 是傳統所難以完成的。

創新應用設計(三)：

本範例應用使用動物形狀的網格（Mesh），結合沃羅諾伊圖來產生表面的特 殊效果，最後再使用 Free Form 做最後的潤飾，完成一個具特殊造型的藝飾品。

要在網格的表面建構出密鋪變化並不容易，網格跟曲面雖然都是在電腦中描 繪 3D 物件的方式，但在操作上卻不盡相同，在前面章節的範例中有測試過在曲 面上建構沃羅諾伊圖的造型，本範例則是使用造型更多變化的模型網格。

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圖 4- 55 動物造型的曲面

要在網格上產生沃羅諾伊圖的造型首先在網格上隨機產生一定數量的點，然 後利用這些點去建構出沃羅諾伊的曲線，和曲面不同的是，必須使用 Mesh intersection 來找到網格模型與沃羅諾伊立方體的交會處。

圖 4- 56 沃羅諾伊圖建構流程

圖 4- 57 網格表面產生的沃羅諾伊曲線

要讓這些曲線長出厚度覆蓋在原本的網格上可以使用 Exoskeleton 元件，它 的功能就是對線框加厚，可以自訂產生的厚度和使用參數調整增厚的方式，完成 後只要將原本的網格去除，就能得到一個具有沃羅諾伊造型的簍空飾品了。

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圖 4- 58 增加厚度

接著進入 Free Form 進行修潤，將多餘的區塊或是不平整的表面進行手工潤 飾，由於對物體進行表面變化時，產生的效果是全體一致的，而在 Free Form 裡 則是可以使用接合的方式，將原本的物體與產生表面造型的物體作結合，如此一 來就能在參數化之下再利用手工的方式做更加細緻的變化。

圖 4- 59 Free Form 進行修潤

圖 4- 60 與原物體進行結合

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圖 4- 61 動物造型的簍空飾品

參數化設計能夠在現有的模型上產生表面的造型效果，透過電腦的大量計算 能夠使得沃羅諾伊這樣的仿生設計均勻分布在物體上，比起傳統手工設計更加節 省時間、計算也更精密，再透過結合 Free Form 的潤飾，也能讓參數化之下的模 型設計，加入了手工修模的細緻感。

在模型的輸出方面，分別使用的是熱熔沉積成型（Fused Deposition Modeling, 簡稱 FDM）以及立體光固成型（Stereo Lithography Apparatus, 簡稱 SLA）的 3D 列印技術來完成作品，FDM 技術是以加熱噴頭融化塑性材料，比塑料熔點高一 度，噴頭擠出塑料後會馬上凝固在印表機印台上，以此方式層層堆疊出 3D 模型，

完成輸出的作品如圖 4-62。

圖 4- 62 熱熔沉積成型的輸出完成品

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而 SLA 技術則是紫外線或是雷射照射液體光敏樹脂，使得加工表面固化成 型，下降升降台，重複上述動作堆疊成型，如圖 4-63。

圖 4- 63 立體光固成型的輸出完成品

在模型輸出的過程中有些問題需要注意，包括機器本身的精細度、模型的擺 放方式和支架的建立等因素都會影響輸出的成功與否，透過一邊測試一邊對模型 進行修改，並選擇適合的 3D 列印輸出機器，例如簍空型的模型以立體光固成型 的方式輸出，和使用熱熔沉積成型相比，就不用擔心會在模型內部產生難以清除 的支架，圖 4-64 為使用參數軟體建立的模型，透過 3D 列印機器所完成的作品。

圖 4- 64 模型輸出完成品

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