江曉斌，傅桂濤

（浙江農(nóng)林大學(xué) 藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，浙江 杭州311300）

作為中國(guó)優(yōu)秀傳統(tǒng)民間手工藝代表之一的竹編有著悠久的歷史，是珍貴且具有重要價(jià)值的文化資源。保護(hù)、弘揚(yáng)與發(fā)展中國(guó)的竹編文化，是順應(yīng)時(shí)代潮流的必然之路［1－2］。

各式巧妙的結(jié)構(gòu)是竹編的精髓，在數(shù)千年歷史文化的傳承之下，竹編結(jié)構(gòu)符合了歷代人民對(duì)于部分生活用品和審美情趣的需求［3］。例如挑一壓一的編織手法則是竹編中最為基本的，其簡(jiǎn)單而又巧妙的結(jié)構(gòu)是科學(xué)的，富有彈性且又能承載較大的質(zhì)量。因此竹編結(jié)構(gòu)的特性讓其在部分生活用品中發(fā)揮著作用［4］。但傳統(tǒng)竹編也因其結(jié)構(gòu)的局限性和材料的制約導(dǎo)致其逐漸和現(xiàn)代產(chǎn)品脫節(jié)，如何將傳統(tǒng)竹編結(jié)構(gòu)更好地運(yùn)用在現(xiàn)代產(chǎn)品上是一個(gè)有待深入研究的問(wèn)題。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，竹編結(jié)構(gòu)可以不通過(guò)竹蔑的手工編織來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如3D打印的方式就可以用各類不同的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)竹編結(jié)構(gòu)［5］，通過(guò)結(jié)構(gòu)的再設(shè)計(jì)和材料的替換將賦予產(chǎn)品更優(yōu)良的品質(zhì)。具體可通過(guò)提取傳統(tǒng)竹編結(jié)構(gòu)的經(jīng)典元素，運(yùn)用Grasshopper參數(shù)化設(shè)計(jì)的方式，將傳統(tǒng)竹編賦予多層復(fù)合式的立體空間結(jié)構(gòu)，使其有更豐富且現(xiàn)代化的功能價(jià)值。傳統(tǒng)元素與現(xiàn)代參數(shù)化設(shè)計(jì)結(jié)合的方式在保留和弘揚(yáng)傳統(tǒng)文化的同時(shí)更能滿足現(xiàn)代產(chǎn)品的功能需求，使竹編結(jié)構(gòu)應(yīng)用在更為廣泛的領(lǐng)域。

1 傳統(tǒng)竹編在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中的問(wèn)題與對(duì)策

1．1 結(jié)構(gòu)的局限性

傳統(tǒng)竹編是指采用竹絲篾片來(lái)進(jìn)行挑壓交織，被挑壓的蔑一般被稱為經(jīng)線，緯線則為編織的蔑。通過(guò)經(jīng)緯線的相互交織作用可以編出各類豐富結(jié)構(gòu)。挑一壓一作為竹編中最基本的工藝手法，由其衍生而來(lái)的挑一壓二、挑二壓二、挑三壓三也十分常用，由挑壓編法形成的四角孔紋樣、六角孔紋樣、回形紋樣等被運(yùn)用在了各類傳統(tǒng)產(chǎn)品上［6－7］，此外還有各類裝飾性編織手法，本文暫不進(jìn)行研究。雖然從竹編的工藝出發(fā)可以分為平面竹編和立體竹編，但兩者的本質(zhì)都是通過(guò)竹篾絲的挑壓形成，因此傳統(tǒng)竹編結(jié)構(gòu)更多地趨向于平面上的編織，而立體編織則可以理解為由平面竹編作為立體化產(chǎn)品表皮的過(guò)程。

由此可見(jiàn)傳統(tǒng)的編織結(jié)構(gòu)更多地以竹篾絲挑壓編織成面的方式來(lái)制作成各類日常生活用品，如藝術(shù)觀賞品、承載物、收納品、家具等［8］，平面的結(jié)構(gòu)讓傳統(tǒng)竹編只能作為上述產(chǎn)品形體的表皮面，因此傳統(tǒng)的手工竹編結(jié)構(gòu)逐漸和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)產(chǎn)物脫節(jié)。現(xiàn)代的產(chǎn)品往往因功能需求的多樣化產(chǎn)生了各類復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的挑壓編織不能滿足該類產(chǎn)品的需求。

1．2 材料的制約性

中國(guó)的竹類資源豐富，栽培歷史悠久，在數(shù)千年歷史文化長(zhǎng)河中，正是依托著豐富的竹資源，才能造就一代又一代的傳統(tǒng)竹編匠人，他們制成的竹編日用品，工藝品等融入了百姓的日常生活中。

竹材有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，相比較木材而言，竹的生長(zhǎng)周期更短，只需3－5 a即可成材，而木材有些則需數(shù)十年甚至上百年。且竹有產(chǎn)量高、韌性好、重量輕、強(qiáng)度高等特點(diǎn)使得竹材在許多領(lǐng)域發(fā)揮著作用。

但竹編類產(chǎn)品卻又會(huì)因竹材而受到種種制約，例如許多竹編產(chǎn)品存在較易發(fā)霉、生蟲、開(kāi)裂的問(wèn)題［9］，導(dǎo)致這類產(chǎn)品的使用壽命往往較為短暫。此外，竹編的材料往往不能滿足現(xiàn)代產(chǎn)品的功能需求，且相比較同類現(xiàn)代化流水線產(chǎn)品的制造成本往往較高、生產(chǎn)效率低下。對(duì)于許多需要較高科技水平或是功能價(jià)值的產(chǎn)品而言，竹材往往不能發(fā)揮作用。

1．3 產(chǎn)品適用性低

因竹編類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的局限性和材料的制約性，導(dǎo)致傳統(tǒng)竹編產(chǎn)品相對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的適用性較低。傳統(tǒng)竹編產(chǎn)品常為生活日用品和觀賞品等，例如瓷胎竹編的壇罐瓶類產(chǎn)品，竹包類的竹包手袋和挎包，竹編燈具，竹編茶具、咖啡具、酒具、文具、竹編平面畫等［10－11］。

這些產(chǎn)品往往以傳統(tǒng)手工藝的方式制作，體現(xiàn)的是中國(guó)傳統(tǒng)竹編文化的源遠(yuǎn)流長(zhǎng)與匠人的精湛技藝，但其制作過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，所涉及的產(chǎn)品制作工藝也相對(duì)落后，與高速發(fā)展的科技水平存在一定的脫節(jié)，因此很大程度上限制了竹編結(jié)構(gòu)輕薄透氣、支撐牢固以及彈性在現(xiàn)代化產(chǎn)品上的發(fā)揮和利用空間。

1．4 參數(shù)化解決方案

參數(shù)化設(shè)計(jì)可以通過(guò)算法模擬傳統(tǒng)竹編的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步與3D打印技術(shù)結(jié)合，可將竹編結(jié)構(gòu)類產(chǎn)品以光敏樹(shù)脂復(fù)合材料、陶瓷粉末材料、金屬粉末材料、塑料粉末材料等材料制作出，能突破傳統(tǒng)竹編工藝的材料和生產(chǎn)效率等限制。根據(jù)特定產(chǎn)品的功能要求，經(jīng)參數(shù)化結(jié)構(gòu)再設(shè)計(jì)，可將平面化的竹編結(jié)構(gòu)通過(guò)復(fù)合重組形成空間立體化的形態(tài)，提高編織結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品適應(yīng)性。解決對(duì)策見(jiàn)圖1。

圖1 傳統(tǒng)竹編結(jié)構(gòu)應(yīng)用的參數(shù)化解決對(duì)策Fig.1 Parameterized solutions for the application of traditional bamboo braiding structures

更進(jìn)一步的，參數(shù)化設(shè)計(jì)模式具有較高的互動(dòng)性，能通過(guò)調(diào)整數(shù)個(gè)關(guān)鍵參數(shù)來(lái)生成多種方案，這大大提高了設(shè)計(jì)的反應(yīng)速度和靈活性，對(duì)于實(shí)現(xiàn)用戶定制和個(gè)性化生產(chǎn)有極大的促進(jìn)作用，甚至可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)部門對(duì)銷售端的實(shí)時(shí)反饋。這對(duì)于產(chǎn)業(yè)、商業(yè)模式的創(chuàng)新具有革命性的意義。

2 竹編結(jié)構(gòu)的參數(shù)化再設(shè)計(jì)

2．1 竹編結(jié)構(gòu)元素的提取與衍生

傳統(tǒng)竹編的文化內(nèi)涵豐富，歷史底蘊(yùn)悠久，其結(jié)構(gòu)巧妙而又富有各自獨(dú)特的功能價(jià)值，以下從常規(guī)的竹編結(jié)構(gòu)出發(fā)，提取可利用的竹編元素，再結(jié)合參數(shù)化的方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

挑一壓一的編法是所有竹編結(jié)構(gòu)中最為基本也是最為常用的，從該竹編結(jié)構(gòu)中提取的經(jīng)緯交叉線在很多現(xiàn)代化產(chǎn)品中都能看到其影子，這種交錯(cuò)式的結(jié)構(gòu)滿足和符合物品承重的原理。竹編結(jié)構(gòu)中的米字紋由最基本的經(jīng)緯交織衍生而來(lái)，通過(guò)45度的斜向交錯(cuò)可以讓編織結(jié)構(gòu)更具穩(wěn)固性。相應(yīng)的，又選取了斜紋編法和六角孔編法這兩種較為經(jīng)典的竹編結(jié)構(gòu)，從傳統(tǒng)竹編中提取部分經(jīng)典可用結(jié)構(gòu)的衍生變化過(guò)程見(jiàn)圖2。

圖2 傳統(tǒng)竹編結(jié)構(gòu)的提取與衍生變化圖Fig.2 Extraction and derivation of traditional bamboo braiding structure

通過(guò)Grasshopper參數(shù)化設(shè)計(jì)，可將平面化，單層化的竹編結(jié)構(gòu)通過(guò)一系列的邏輯運(yùn)算達(dá)到多層復(fù)合式效果，讓現(xiàn)代化的技術(shù)手段突破原本所選取的傳統(tǒng)竹編結(jié)構(gòu)束縛，讓所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品不僅僅只是表皮的純粹手工挑壓編織結(jié)構(gòu)。

從功能角度分析：挑一壓一的結(jié)構(gòu)適用于產(chǎn)品受力面，且具有良好的透氣效果，可作為復(fù)合結(jié)構(gòu)的上層面；斜紋結(jié)構(gòu)的排列方式呈90度斜向交錯(cuò)狀，因此該結(jié)構(gòu)具有良好的防滑性能，可作為防滑紋路進(jìn)行設(shè)計(jì)；六角孔紋、米字紋等結(jié)構(gòu)因其良好的承重性能，可在重構(gòu)形成立體空間結(jié)構(gòu)后作為復(fù)合結(jié)構(gòu)的緩震支撐層。

2．2 參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

Grasshopper是一種基于Rhino平臺(tái)運(yùn)行的可視化程序語(yǔ)言，用這種參數(shù)化設(shè)計(jì)的方式來(lái)對(duì)傳統(tǒng)竹編結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)設(shè)計(jì)是科學(xué)的，符合了時(shí)代的潮流發(fā)展［12－13］。

先將所選取的3類傳統(tǒng)編織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了邏輯化的算法構(gòu)建。以挑一壓一法為例，在Grasshopper中有許多種編織結(jié)構(gòu)的運(yùn)算方法，常規(guī)的為選取曲面并構(gòu)建UV點(diǎn)，通過(guò)經(jīng)緯方向的間隔點(diǎn)各自以上下移動(dòng)一段距離的方式形成波紋效果的曲線，再按曲線的法線等方向構(gòu)建矩形來(lái)形成長(zhǎng)條形狀的竹篾編織效果。此外還有Mesh＋插件中的Thatch電池結(jié)合Weaverbird中的圓滑邊緣與增加厚度電池來(lái)構(gòu)建竹編結(jié)構(gòu)，但該類方式需將Nurbs曲面轉(zhuǎn)化為Mesh面，最后所得到的產(chǎn)品模型為網(wǎng)格面，不利于后期的修改。圖3展示了通過(guò)Parakeet中的Knit電池來(lái)進(jìn)行挑一壓一結(jié)構(gòu)制作。先選取所需要的曲面，再通過(guò)Knit電池設(shè)定所需編織線的UV方向數(shù)量，以此控制竹編結(jié)構(gòu)的疏密即可得到經(jīng)緯交錯(cuò)的編織線，之后將編織線通過(guò)輸入所需要竹編篾條的厚度與寬度以及方向等一系列參數(shù)即可獲得所需模型，最終運(yùn)算出的結(jié)果為Nurbs曲面，也更易進(jìn)行后期操作。這類通過(guò)Grasshopper參數(shù)化設(shè)計(jì)的方式可以按照需求輸入各個(gè)量值，再按照邏輯運(yùn)算過(guò)程即可生成結(jié)果，相比較常規(guī)建模方式更利于數(shù)值修改以獲得多方案，更快捷智能，也更具科學(xué)性［14］。將經(jīng)過(guò)Grasshopper運(yùn)算所生成的模型經(jīng)過(guò)渲染后得到的立體效果見(jiàn)圖3。

圖3 挑一壓一結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程圖Fig.3 Parameterized design process diagram of the picking-pressing structures

同樣的通過(guò)構(gòu)建UV點(diǎn)，控制經(jīng)緯線交錯(cuò)順序、UV點(diǎn)起伏幅度、疏密、蔑條的寬度與厚度等數(shù)據(jù)可以得到斜紋編法［15］，因過(guò)程較為繁復(fù)，具體的運(yùn)算方式就不做說(shuō)明，只展示結(jié)果模型。六角孔結(jié)構(gòu)由3個(gè)方向的線編織而成，呈60度交錯(cuò)狀，起伏原理與挑一壓一的四角孔編法相同。斜紋編法與六角孔編法的參數(shù)化模型渲染效果見(jiàn)圖4。

圖4 斜紋編織和六角孔編織結(jié)構(gòu)渲染效果圖Fig.4 Rendering effect of twill braiding and hexagonal braiding structure

2．3 多層復(fù)合編織結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，可通過(guò)將平面的編織結(jié)構(gòu)空間立體化，來(lái)獲得較優(yōu)的緩震支撐性能，結(jié)合透氣結(jié)構(gòu)與防滑結(jié)構(gòu)能形成一體式的多功能多層復(fù)合編織結(jié)構(gòu)。鞋底作為一類典型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，需同時(shí)具有較優(yōu)的透氣性能、緩震支撐性能、防滑性能等，多層復(fù)合編織結(jié)構(gòu)則能很好地滿足這類要求。

以下，從鞋底結(jié)構(gòu)的多個(gè)維度出發(fā)進(jìn)行探究設(shè)計(jì)。針對(duì)鞋底所需的透氣結(jié)構(gòu)、防滑結(jié)構(gòu)以及緩震支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了參數(shù)化多層復(fù)合編織結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)。

2.3.1 摩擦紋路的設(shè)計(jì) 首先選取斜紋元素來(lái)進(jìn)行鞋底的防滑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了能更好地符合人體工程學(xué)的防滑效果，先對(duì)鞋底的受力情況進(jìn)行了資料收集與分析，因每個(gè)人的足部形態(tài)各異，案例中選取44碼鞋底的尺寸比例做運(yùn)算設(shè)計(jì)，并繪制了相應(yīng)的鞋底受力分布灰度圖［16］，在足部受力多的部位，會(huì)有更深的色塊。案例中的運(yùn)算方式主要通過(guò)Image Sampler電池，該電池能將圖案信息轉(zhuǎn)化為每個(gè)灰度點(diǎn)上的信息，根據(jù)灰度值的深淺度變化會(huì)反應(yīng)不同的結(jié)果，因此該運(yùn)算方式得出的結(jié)果可以作為紋路的大小以及疏密信息進(jìn)行繪制。

在繪制完鞋底受力分布圖后，運(yùn)用Nurbs曲線在Rhino中繪制單個(gè)斜紋元素作為鞋底紋路的經(jīng)緯列陣，可以得到所需數(shù)量的列陣效果，再按照斜紋的橫豎比例關(guān)系來(lái)調(diào)節(jié)經(jīng)緯方向的數(shù)量比例，以此來(lái)確保所繪制的模型與鞋底受力分布圖的比例一致。由于所導(dǎo)入的圖片范圍在0到1之間，因此也同樣需要運(yùn)用Scale NU電池將由斜紋元素列陣得到的區(qū)域縮小至0到1之間來(lái)滿足兩者點(diǎn)元素的相互對(duì)應(yīng)，再將輸出的各個(gè)點(diǎn)的信息作為斜紋元素的縮放因子，以此來(lái)得到大小與疏密滿足鞋底受力的排列效果，最終所獲得的紋路效果在鞋底受力較多的地方會(huì)排列更緊密，滿足鞋底的防滑需求。該案例將傳統(tǒng)的斜紋竹編元素融入到鞋底紋路設(shè)計(jì)中，運(yùn)用參數(shù)化的方式讓鞋底的防滑性達(dá)到更優(yōu)的效果，具體運(yùn)算步驟與渲染效果見(jiàn)圖5。

圖5 防滑鞋底紋路的參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程圖Fig.5 Parameterized design process diagram of anti-skid sole pattern

2.3.2 緩震與支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 對(duì)于產(chǎn)品的緩震來(lái)說(shuō)，不僅有利用特殊材料來(lái)增加產(chǎn)品緩震性能的方式，同時(shí)也有通過(guò)結(jié)構(gòu)的變形來(lái)吸收沖擊能量的機(jī)械緩震。例如弓形、波浪形硬質(zhì)材料，氣墊等，均屬于機(jī)械緩震。

隨著3D打印技術(shù)的逐漸成熟，越來(lái)越多的材料可以被運(yùn)用在3D打印中，而復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制作原本就是3D打印的優(yōu)勢(shì)所在。以光固化打印為例，結(jié)合新型緩震材料，可以同時(shí)滿足材料緩震與機(jī)械緩震［17］，且能兼?zhèn)淞己玫闹涡阅?。而傳統(tǒng)竹編中的多類編織結(jié)構(gòu)就有很好的緩震與支撐效果，因而選取該類傳統(tǒng)竹編結(jié)構(gòu)元素運(yùn)用Grasshopper參數(shù)化的方式對(duì)產(chǎn)品緩震與支撐進(jìn)行思考與設(shè)計(jì)。

以空間化米字紋緩震支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，先選定所需設(shè)計(jì)的曲面，再運(yùn)用Quad Panles電池對(duì)所選定的曲面按照所需經(jīng)緯數(shù)目來(lái)進(jìn)行切割，該電池能將曲面劃分為若干獨(dú)立矩形格，而后再運(yùn)用這些獨(dú)立的矩形格進(jìn)行邏輯化的數(shù)組對(duì)應(yīng)與連接。從每個(gè)小方格的中間獲取中心點(diǎn)并將其按Z軸方向移動(dòng)一定距離，再將移動(dòng)后的點(diǎn)在移動(dòng)后的平面中進(jìn)行經(jīng)緯方向連接和向初始面的矩形四角點(diǎn)進(jìn)行連接可獲得斜向支撐結(jié)構(gòu)線。下層的平面再按照數(shù)列的排布方式依次進(jìn)行連接，由于所選定曲面的最外側(cè)兩條曲線會(huì)重復(fù)運(yùn)算，因此需要將其獨(dú)立出來(lái)單獨(dú)獲取其邊線，最終可獲得米字型的緩震支撐結(jié)構(gòu)，再在各個(gè)支點(diǎn)處增加球體來(lái)進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。該運(yùn)算方式多次運(yùn)用數(shù)據(jù)羅列電池與按照所需結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配連接的電池，這種從傳統(tǒng)米字紋結(jié)構(gòu)中提取的米字雙層參數(shù)化結(jié)構(gòu)，可以很好地將上層受力分解到下層，以此來(lái)起到緩震與支撐的作用，具體的運(yùn)算步驟與效果圖見(jiàn)圖6。

圖6 米字紋緩震支撐結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程圖Fig.6 Parameterized design process diagram of米－shaped seismic moderating support structure

通過(guò)Grasshopper參數(shù)化的方式設(shè)計(jì)的多層米字紋編織結(jié)構(gòu)擁有良好的緩震與支撐性能，結(jié)合前文所設(shè)計(jì)的挑一壓一竹編結(jié)構(gòu)與斜紋鞋底摩擦結(jié)構(gòu)，能設(shè)計(jì)出兼?zhèn)鋬?yōu)異的透氣性能、防滑效果、緩震支撐功能的鞋底，見(jiàn)圖7。該款鞋底依舊以44碼男鞋為例，進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí)，先選擇所要設(shè)計(jì)的鞋底面作為邏輯運(yùn)算的起始面，再連接編寫好的米字紋緩震支撐結(jié)構(gòu)運(yùn)算程序，即可快速高效地獲得模型。所設(shè)計(jì)的緩震與支撐結(jié)構(gòu)由四層空間米字紋組成，足部對(duì)于鞋底的壓力能被數(shù)百條斜向結(jié)構(gòu)分解，并且能提供良好的支撐與回彈效果，鞋面的挑一壓一竹編結(jié)構(gòu)在具有良好透氣性能的同時(shí)對(duì)中間層的米字紋緩震支撐結(jié)構(gòu)起到穩(wěn)固的作用。鞋底的斜紋摩擦結(jié)構(gòu)、多層米字紋緩震支撐結(jié)構(gòu)、挑一壓一透氣結(jié)構(gòu)三者復(fù)合形成一體式的多功能多層復(fù)合編織結(jié)構(gòu)，能為運(yùn)動(dòng)鞋帶來(lái)更優(yōu)異的性能表現(xiàn)。

除了米字紋結(jié)構(gòu)外，對(duì)方格紋與六角紋的元素都進(jìn)行了參數(shù)化的雙層空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖8。其原理都是通過(guò)數(shù)據(jù)的拆分與重新匹配，具體的運(yùn)算過(guò)程不做展示。所設(shè)計(jì)的上下支撐結(jié)構(gòu)結(jié)合現(xiàn)代的3D打印材料都可以起到較好的緩震與支撐作用，這類結(jié)構(gòu)均可以通過(guò)Grasshopper參數(shù)化設(shè)計(jì)的方式運(yùn)用到各類現(xiàn)代產(chǎn)品上。

圖8 方格紋與六角紋的緩震支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果圖Fig.8 Design effect drawing of lattice and hexagonal lattice cushioning support structure

所設(shè)計(jì)的多層復(fù)合編織鞋底在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，依托參數(shù)化設(shè)計(jì)的快速可修改性，可通過(guò)數(shù)值調(diào)整來(lái)根據(jù)不同的鞋碼設(shè)計(jì)各異的尺寸規(guī)格，或調(diào)整透氣結(jié)構(gòu)、緩震支撐結(jié)構(gòu)以及摩擦結(jié)構(gòu)的排布方式以及疏密，增加或降低鞋底厚度，賦予外層新的結(jié)構(gòu)等方式來(lái)快速、高效地獲得各類鞋底的方案效果，以此來(lái)滿足不同種類、不同功能用途鞋底的實(shí)際需求。

3 其它案例

以上給出了多層復(fù)合編織結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程?，F(xiàn)實(shí)中還有許多產(chǎn)品都存在類似鞋底這樣對(duì)防滑、支撐和緩震的結(jié)構(gòu)性能需求，也可用類似的思路給出解決方案。例如將多層方格紋結(jié)構(gòu)運(yùn)用在椅子上，首先在靠背和凳面表面層采用挑一壓一的結(jié)構(gòu)，具有一定的防滑透氣性，下層采用空間米字紋的多層緩震支撐結(jié)構(gòu)，并在外圍采用光滑包邊結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，形成一體的復(fù)合結(jié)構(gòu)，結(jié)合高分子材料3D打印技術(shù)，可以高效地獲得一款透氣且柔軟舒適的椅子，模型效果見(jiàn)圖9。

圖9 多層復(fù)合編織椅模型圖Fig.9 Model diagram of multilayer composite woven chair

多層復(fù)合編織結(jié)構(gòu)在自行車輪中也可以有不錯(cuò)的應(yīng)用，見(jiàn)圖10，傳統(tǒng)的車輪需要通過(guò)在內(nèi)胎打氣來(lái)讓車輪起到緩震作用，而參數(shù)化多層復(fù)合編織結(jié)構(gòu)則在具有良好緩震效果的同時(shí)，省去了需要打氣的麻煩，也不會(huì)有爆胎的危險(xiǎn)。通過(guò)運(yùn)用方格紋緩震支撐結(jié)構(gòu)的邏輯運(yùn)算，結(jié)合自行車輪轂來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，該車輪由數(shù)百根獨(dú)立支撐結(jié)構(gòu)組成，各自承擔(dān)并分解所受的力，外側(cè)的防滑紋路由斜紋重構(gòu)設(shè)計(jì)而來(lái)。將緩震支撐與防滑一體化，形成了具有多功能的多層復(fù)合編織結(jié)構(gòu)，讓產(chǎn)品的適用性更優(yōu)。

圖10 多層復(fù)合編織自行車輪模型圖Fig.10 Model diagram of multilayer composite braided bicycle wheel

上述所設(shè)計(jì)的多層復(fù)合編織結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，相比較傳統(tǒng)竹編產(chǎn)品而言，多層復(fù)合編織的結(jié)構(gòu)更具功能性，生產(chǎn)也更為高效，對(duì)于用戶群體來(lái)說(shuō)能帶來(lái)更好的使用體驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)提取傳統(tǒng)竹編結(jié)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行了Grasshopper參數(shù)化建構(gòu)，并以鞋底等產(chǎn)品為主要研究對(duì)象進(jìn)行了參數(shù)化多層復(fù)合編織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。文中所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)可運(yùn)用在各類需要摩擦或緩震支撐功能的產(chǎn)品外表皮、內(nèi)部結(jié)構(gòu)上。這是對(duì)傳統(tǒng)竹編結(jié)構(gòu)的一種全新改造方式，突破了傳統(tǒng)竹編產(chǎn)品的局限性，為更好地在現(xiàn)代產(chǎn)品上發(fā)揮其作用提供了全新的設(shè)計(jì)思路。多層復(fù)合編織結(jié)構(gòu)結(jié)合現(xiàn)代逐漸成熟的3D打印技術(shù)，為相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和個(gè)性化定制等產(chǎn)業(yè)鏈條提供了一種解決方案。

由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，文中從透氣、防滑、緩震支撐角度出發(fā)設(shè)計(jì)的多層復(fù)合編織在運(yùn)用于鞋底、椅子、自行車輪設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整各類參數(shù)，如排布方式、疏密、厚度等，因此還存在較大的優(yōu)化空間，可作為進(jìn)一步研究的方向。