鸟巢造型创意工艺摆件结构设计

　　做这个鸟巢造型摆件的结构设计时，最先要考虑的是适配两种主流的加工路径，毕竟这类文创类的工艺件，客户往往会根据自身的设备条件选择加工方式，要么走FDM或者光固化的3D打印路线做小批量定制，要么走四轴联动的铣削路线做金属或者实木材质的批量生产，两种工艺的结构约束完全不一样，得在建模阶段就把两套工艺的避坑点都考虑进去。先从外形的还原度来说，鸟巢本身的交错编织结构不能做的太规整，太规整就失去了原建筑那种自然交错的肌理感，但也不能完全无规则乱做，不然不管是打印还是铣削都会出现大量的悬空结构或者刀具干涉区域。我在做曲面布线的时候，特意把每一根交错的“钢构件”的曲率都控制在合理范围，3D打印场景下，所有悬空面的倾斜角度都不小于45度，这样哪怕不加支撑也能顺利打印，就算加支撑，支撑面也都设置在摆件的底部接触面，后期打磨处理的时候不会破坏外表面的编织纹理；如果是四轴加工的话，每一根杆件的间距都留够了3mm以上的刀具走刀间隙，最小的内R角也匹配了常用的1mm球头刀的加工半径，不会出现刀具进不去的死角，四轴转台旋转加工的时候，整个工件的装夹基准就设在底部的平面上，一次装夹就能完成80%以上的曲面加工，剩下的底部小区域翻面装夹就能搞定，不用做复杂的专用夹具。

　　从实际应用场景来说，这类摆件主要是放在办公桌面、家居展柜做装饰用，所以整体的尺寸边界我控制在120mm见方，高度80mm，这个尺寸不管是放在办公桌的文件架旁边，还是放在客厅的展示格里面都不会占地方，重量也控制的比较合适，3D打印PLA材质的话整体重量不到100g，就算做铝合金材质的四轴加工件，重量也不会超过500g，摆放的时候不会有倾倒的风险。底部特意做了一个5mm厚的平整安装面，没有做多余的凸起结构，用户如果需要固定在展架上，直接用双面胶或者小螺丝就能固定，要是做实木材质的，底部还可以预留铭牌的刻字区域，方便做定制化的内容添加。

　　设计的时候还特意考虑了不同材质的适配性，要是做3D打印的透明树脂材质，交错的杆件之间留的间隙能让光线透过去，放在带灯的展示座上能出不错的光影效果；要是做金属材质的四轴加工件，表面做喷砂氧化之后，交错的结构层次感会非常强，不会出现结构糊成一团的情况。我在做结构校验的时候，特意把所有薄壁的厚度都控制在1.5mm以上，不管是打印还是铣削，都不会出现加工过程中结构断裂的问题，杆件之间的连接位置都做了0.5mm的圆角过渡，避免应力集中，哪怕不小心从桌面掉下来，也不会出现杆件断裂的情况。

　　很多人做这类文创摆件的时候容易犯的错就是只追求外形像，不考虑加工落地的可行性，我在建模的时候每做一组交错结构，都会同步模拟两种加工方式的走刀路径和打印层厚的堆叠效果，比如打印层厚设为0.2mm的时候，曲面的台阶纹会不会太明显，要不要把局部曲率调的更平缓一点减少后期打磨的工作量；四轴加工的时候，刀具在旋转到某个角度的时候会不会和已经加工好的结构发生碰撞，每一根杆件的排布都避开了刀具的运动路径，不用做分段加工再拼接，整体一体成型的结构强度比分件粘接的要高很多。另外摆件的重心我特意做了下沉处理，底部的密度比上部稍高，摆放的时候稳当，不会轻轻一碰就倒，毕竟桌面摆件经常会被打扫卫生或者拿东西的时候碰到，重心不稳的话很容易掉下来摔坏。还有就是表面的纹理处理，我没有做额外的刻线或者凹凸纹理，就靠结构本身的交错来体现鸟巢的质感，这样不管是后期做喷漆、电镀还是木蜡油涂装，都不用处理多余的纹理瑕疵，涂装的附着力也更好，不会出现积漆的死角。