创成式设计小案例——奥运领奖台设计

2020东京奥运会刚刚落下帷幕不久，运动员们在赛场奋勇拼搏超越人类极限创造纪录，努力登上领奖台。不知道观看奥运健儿取得佳绩升国旗奏国歌时刻有没有留意运动员脚下领奖台的设计呢？

其实奥运领奖台的设计都是每届奥运会视觉元素组成的重要部分，按照惯例领奖台会融入主办国的办赛理念、国家元素等特点，并与奥运奖牌、奥运火炬、颁奖服装等一起发布。

东京奥运会领奖台设计融入环保理念，奥运会共回收了24.5吨废弃塑料制品，通过3D打印完成制造，共制成了98个领奖台。3D打印技术的运用完美契合绿色环保办奥运理念，与此同时还能兼顾制造成本低、生产周期短的优势。

东京奥运会官方网站发布了领奖台从塑料回收生产打印原材料到打印生产组装的成方形单元组合成完整领奖台的完整过程视频，有兴趣小伙伴可以去具体了解。通过观察东京奥运会领奖台的加工组合方式我们不难发现其采用的是单元模块化的设计思路，化整为零降低了每个单元的最大尺寸便于同步多个3D打印快速生产，使用起来也可以根据实际场地大小和实际情况拼接组合非常灵活。

增材制造的设计思想已经越来越多融入到了设计端，从设计端入手解决一些生产制造的困难也是我们努力的方向。延续东京奥运会领奖台的设计思路，我们可以再进一步尝试运用创成式设计方法为奥运领奖台设计增添更多的可能性。以奥运领奖台为主题，为大家分享利用创成式设计的创意小案例。

首先，我们预设一个150*150*mm立方体作为颁奖台最小基本单元来进行创成式设计。

将立方体按照方形截面划分成为25*25正方形单元，整个立方体就有了25*25*25=15625个晶胞单元，用最基本晶格支撑以1.2mm直径填充每个单元得到的整个立方体，填充率约为20.7%,这样构建的基本立方体不仅材料使用与重量上相较实心单元减少很多，而且支撑强度也获得提升相较传统结构有诸多优势。

下一步，我们以2022北京冬奥会标志元素为输入，利用创成式设计方法提取标志的图形信息来对立方体外立面的晶格增加的纵向支撑进行干扰生成图像。

这样我们就得到了一个拥有奥运元素，可以直接进行3D打印无需组装的奥运基本单元，在对外立面干扰支撑呈现不同形态后的整体材料填充率不大于30%。

创成式设计只能做到这些么？当然不是，发挥我们想象力创成式设计还能有更多可能。在上文构建的领奖台单元基础上我们构想结合硬件电路控制让立方体的左右两面充分利用起来成为LED点来实现更多的动态变化。

在了解LED点阵的控制电路的基本原理后，我们需要解决的第一个问题就是如何定义点阵的坐标位置，以便后期分别给与对应LED颜色信息。

点阵原理

我们想到在预设外立面每个晶胞单元内设置一个LED,这样位置信息就能够跟我们通过创成式设计晶格位置坐标关联起来，构建25*25 LED点阵通过提取晶格行列坐标信息单独给与每个LED输入亮暗色彩等信息。

接下来，我们以亮灯呈现国旗为例，将预设任意国家国旗图片利用创成式设计来提取相应坐标色值信息作为给与LED亮灯色彩信息，实现让点阵呈现相应色彩图案。

创成式程序实现图片提取色值信息并显示

控制原理层面实现仅仅是一方面，我们还要考虑增材制造环节如何构建电路实现LED安装，在前文LED原理中我们可以知道驱动LED需要一个简单双层板电路板。

在设计左右两面打印结构时我们就将其分层，分别独立出外表面，导电层1，绝缘层和导电层2，运用现已逐步成熟的PCB电路3d打印技术，尝试产品结构与电路部分同时打印成型，通过前期设计让电路直接在打印过程中构建，在结构中无需单独装配工艺即可得到完整产品。

我们以三个基本单元组合成为领奖台整体来呈现出最终使用效果。

整体使用效果

探索创成式设计与硬件结合实现各种有意思交互效果，让领奖台与运动员互动起来也是可以思考的方向。比如将创成式程序控制领奖台加入NFC/RFID等近场通信模块来识别登上领奖台运动员各类信息，实现让运动员登上领奖台时刻的专属变化。

交互原理构想

在创成式设计和增材制造技术融入到我们日常产品设计过程中，各种各样的奇思妙想我们都可以去探索去实践来得到无限可能性，畅想我们还能用技术如何改变传统制造生产模式，改变生活，也欢迎将你的想法告诉我们 。

—作者—

沈鸿泰，安世亚太创成式工业设计工程师，天津工业大学学士，主要负责结合增材制造的工业产品创新设计相、服务设计相关工作，拥有丰富医疗、军工、工业产品领域设计经验。