1. 痛點問題

為了制造豐富多彩的各類生活產(chǎn)品，從建筑尺度的配件到家具、手辦的傳統(tǒng)制造流程中，無論是模制、切割還是裝配加工，設(shè)計原型（相對于使用場景）的可適應(yīng)性、個性化指數(shù)和成套需求，都會帶來加工制造過程中的工時、成本急劇上升，加大生產(chǎn)難度，限制量產(chǎn)規(guī)模。適合傳統(tǒng)大規(guī)模加工生產(chǎn)的設(shè)計圖形大多是矩形-正交體系的，而建筑/空間/展覽/生活中豐富多彩的造型，往往需要定制，耗時耗力，價格不菲，而且這種制作過程只能是一次性的，浪費驚人。

能否像生產(chǎn)可拼接的瓷磚那樣制造一件有著柔和曲線的家具？雖然計算機數(shù)控技術(shù)（Computational Numerical Control, CNC）擴大了可以自由加工的平面圖形范圍，但制作輪廓復(fù)雜的曲線圖形仍然需要復(fù)雜的加工-品控流程，引入一次性模具或者精加工，同時也不可避免地產(chǎn)生大量無法使用的邊角廢料，并且這些曲線產(chǎn)品無法和其它產(chǎn)品配合使用。因此，目前絕大部分此類產(chǎn)品都是基于正交體系的矩形網(wǎng)格衍生出來的圖形，相對呆板，不符合人體工學(xué)原理和認(rèn)知心理，替代性的曲線產(chǎn)品則大多是一次性模制的，同樣存在著加工的性價比和彼此不能匹配的問題。

如何在豐富多彩的設(shè)計形式和設(shè)計生產(chǎn)所追求的效率之間獲取適當(dāng)?shù)钠胶猓拷鉀Q這個問題有助于極大地降低國民經(jīng)濟占比較大的日用品的生產(chǎn)成本，提高文創(chuàng)文旅事業(yè)乃至建筑業(yè)-裝潢裝修行業(yè)的制造水平。

2. 解決方案

本團隊基于六邊形密鋪網(wǎng)格和自鑲嵌圖形的原理研發(fā)了一套圖形生成算法，理論上，未來它將可用于優(yōu)化任意復(fù)雜圖形，并產(chǎn)生一套配套的設(shè)計生產(chǎn)對策。

1）基于計算機圖形算法和數(shù)論統(tǒng)計學(xué)原理，首先研究了通過切分規(guī)則圓形來擬合任意曲線邊界的一般方法；

2）優(yōu)化算法生成有限數(shù)量的圖形模塊，切割預(yù)制化矩形板材或面材，基本無浪費地得到一系列可以自拼合的曲線輪廓圖形，包含不同尺寸的圓弧線，直線及直邊；

3）同時，通過排列組合以上圖形模塊，形成多種設(shè)計原型，針對不同的設(shè)計場景，這些原型可以合理分配產(chǎn)生不同用途。

圖1 本項目算法生成的板材加工方案

圖2 鄉(xiāng)村籃球場設(shè)計

圖3 展示自拼合圖形原理的積木教具

圖4 展覽裝置設(shè)計

圖5 家具設(shè)計