董青霞，王科社，宋杰，陳婉

（北京信息科技大學 機電工程學院，北京 100192）

3D打印技術在影視道具制作中的應用研究

董青霞1，王科社2，宋杰3，陳婉4

（北京信息科技大學 機電工程學院，北京 100192）

3D打印技術將給未來的影視道具制造業(yè)帶來重大變革，同時對我國影視的發(fā)展速度產生極大影響。本文通過研究3D打印技術的概念、應用現(xiàn)狀以及發(fā)展優(yōu)勢，分析了基于當前影視發(fā)展和傳統(tǒng)審美觀念相互交融的影視環(huán)境下的影視道具的發(fā)展趨勢，論證了3D打印技術對道具制作的影響形式，得出了兩者之間的關系及注意事項，以便 3D打印技術能夠更好地應用于道具的個性化制作中。

3D打印技術；道具制作；影視發(fā)展

0 引言

3D打印技術出現(xiàn)在20世紀90年代中期，實際上是利用光固化和紙層疊等技術的最新快速成型裝置。3D打印有很多成型方式，它們的不同之處在于可用材料的方式，并以不同層構建創(chuàng)建部件。3D打印常用材料有尼龍玻纖、聚乳酸、ABS樹脂、耐用性尼龍材料、石膏材料、鋁材料、鈦合金、不銹鋼、鍍銀、鍍金、橡膠類材料等。隨著技術的發(fā)展，3D打印也被應用于影視道具制作中。

電影作為一門涵蓋文學、美術、攝影、音樂等的綜合性藝術，它可以跨越歷史與文化，呈現(xiàn)出精彩紛呈的世界。因而電影的道具也非常復雜多樣，大到城堡宮殿，小到餐具、手機等等。如此種類繁多的道具，道具師該如何把握呢？合格的道具師必須具備一定的文學藝術修養(yǎng)和歷史知識、電影藝術基本知識，了解不同歷史時期有關道具樣式。要考慮的因素也非常多：圖形樣式、材料質感、造型風格、機械傳動等，每一項都需要斟酌，同時還要根據(jù)劇情與導演反復推敲。而在21世紀的今天，3D打印技術已應用于各個領域，引領未來制造業(yè)的發(fā)展，毫無疑問，也為影視道具的制作提供了技術支持。

1 3D打印技術概述

1.1 3D打印技術的基本概念

3D打印技術是指通過一層一層增加材料來制造物品的方式，通過專用軟件對計算機生成的三維模型進行分層，逐層進行成型加工，最終形成和計算機中的三維模型一致的實物[1]。

1.2 3D打印的分類

快速成型技術主要包括：光固化快速成型技術（SLA），如圖中①、熔融沉積（FDM）如圖中②、3DP技術如圖中③、分層實體制造（LOM）如圖中④、選擇性激光燒結（SLS）如圖中⑤。

圖1 快速成型技術Fig.1 Rapid prototyping technology

基于激光的打印成形技術是目前 3D 打印的主流技術，包括分層疊紙式（ LOM） 快速成型技術（ 利用激光束切割薄層紙） 、選擇性激光燒結（ selective laser sin-tering，SLS）、選擇性激光熔化 （selective laser melting，SLM）、激光近形制造（ laser engineered net shaping，LENS）、以及直接光制造（directed light fabrication，DLF） 等。

1.3 3D打印技術的應用現(xiàn)狀

3D打印技術在一定程度上已經改變了商品的供應鏈格局和人們的生活模式，目前，已廣泛應用于原形制造、工業(yè)設計、醫(yī)藥工業(yè)、航空工業(yè)、家居行業(yè)、建筑行業(yè)、軍事[2-4]等領域，替代這些領域傳統(tǒng)的加工工藝[5]

傳統(tǒng)的影視道具都是藝術家通過對外部物象的觀察和描摹，結合自身的感受和理解而再現(xiàn)外界的物象，使用雕塑、翻模等工藝加工而成。它與3D打印都屬于立體造型的范疇，具有形體、空間、材料等相同性。但二者在對現(xiàn)實的改造程度、造型手法、情感表達及體現(xiàn)方式上有著明顯的差異。但是3D打印技術與傳統(tǒng)的制作方式相比，加工精度更高，細節(jié)處理更精細，效率更高，不僅縮短制作周期，更節(jié)約制作成本，更環(huán)保。

2 如何將3D打印技術應用于影視道具制作中

2.1 制作過程

道具產品制作是一種藝術，無論顏色、質感、成本計算、制作工序、戲劇效果也可以是有一番考究。[3]影視道具作為影視創(chuàng)作中不可缺少的戲劇性元素之一，在影視作品中發(fā)揮著不可小覷的功能。作為信息載體的一部分——影視道具，在體現(xiàn)影視作品環(huán)境、氣氛、地區(qū)和時代的特征中有著相當大的作用。同時，在展現(xiàn)人物之間的情感變化，刻畫人物的內心矛盾與性格，表現(xiàn)故事的曲折性與戲劇性，推動情節(jié)的發(fā)展中，道具都發(fā)揮著承上起下、推動情節(jié)、引領高潮的效果。

通過以上對3D打印技術的了解，可以很容易發(fā)現(xiàn)影視道具在傳統(tǒng)工藝制作中存在很多不足，而3D打印技術正好可以彌補傳統(tǒng)制作工藝的不足，具有無可比擬的優(yōu)勢。為了能將3D打印技術更好的應用于影視道具的制作中，首先應考慮的是如何使道具達到戲中的效果，而對于3D打印技術，應該考慮的是它的成型工藝如何提高表面質量。以一把步槍為例，藝術家首先根據(jù)劇情、人物、場景的需求，對其進行畫素描或者畫油造型，添加色彩，描繪出所需要的圖片，然后根據(jù)比例確定每個細節(jié)的具體尺寸，機械設計師再根據(jù)以上數(shù)據(jù)用三維軟件進行三維建模，建模完成以后轉STL格式輸出文件，用切片軟件Magics對其進行處理，由于槍的長度為950mm，而打印有效空間不足以一次打印出來，所以要進行分段處理，曲面縫合，添加支撐，完成以后就可以打印了，打印出來，最后去除支撐，打磨、拼接，噴漆，做舊處理等。圖2和圖3分別為步槍的制作流程圖和過程圖。

2.2 打印材料

圖2 步槍制作流程圖Fig.2 Rifle production flow chart

圖3 步槍制作過程圖Fig.3 Rifle production process diagram

3D打印是一種逐點、逐線、逐面增加材料而形成三維復雜結構零件的制造方法。一方面，它可以適用于幾乎任何類型材料的制造；另一方面，它又將通過創(chuàng)造適合于其獨特工藝特性的大量新材料而推動材料技術的發(fā)展。[6]3D打印材料是3D打印技術發(fā)展的重要物質基礎，目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等。在實際應用中，為滿足需要，還可以采用多種材料相結合的方法使用。在這部步槍中，在結構上只需要設計有扳機動作，結構如圖4，由于扳機需要承受一定的壓力，故采用金屬材料、CNC 加工工藝。而對其他部分沒有太高的力學性能的要求，只需要加工精致、尺寸精確和外觀漂亮，而光敏樹脂恰好擁有這些優(yōu)點；可大大縮短制作周期，光敏樹脂[7]即 Ulitraviolet Rays（UV）樹脂，由聚合物單體與預聚體組成，其中加有光（紫外光）引發(fā)劑（或稱為光敏劑）．在一定波長的紫外光（250～300nm）照射下能立刻引起聚合反應完成固化。

圖4 扳機部分結構圖Fig.4 The trigger part structure

2.3 打印設備

3D打印設備包括個人桌面打印機和工業(yè)級打印機，而桌面機器目前只有FDM，SLA兩種技術，從表1數(shù)據(jù)上看，打印此步槍應采用工業(yè)級SLA機器，由于該步槍的成形尺寸較大，表面光潔度要求較高，所選機器型號為聯(lián)泰RS6000.

表1 工業(yè)級與桌面級3D打印機參數(shù)表Tab. 1 Industrial grade and desktop 3D printer parameter list

3 3D打印技術應用于道具制作中的優(yōu)勢

3.1 釋放靈感，解放傳統(tǒng)道具制作工藝

在傳統(tǒng)的道具制作中，由于結構和工藝的限制，許多優(yōu)秀美術師的創(chuàng)意靈感只能擱淺，而3D打印是一種快速成型技術，電腦獲得數(shù)據(jù)后，通過機器完成，制作過程不需要人工參與，完全是數(shù)字化的。

3.2 加快道具制作周期，提高效率

在傳統(tǒng)的道具制作工藝--雕塑創(chuàng)作的實施過程中，剛開始都需要藝術家對所表現(xiàn)的對象進行充分觀察和主觀取舍，再運用雕塑技法把所表達的對象制作成小稿，并且通常會制作成多種不同的小稿進行比較，然后再根據(jù)需要的尺寸進行放大，并進行具體的塑造。而3D打印技術具有快速成型的優(yōu)點，在制作小稿階段，能在短時間內做出很多不同的小稿進行反復推敲，為放大做好充足的裝備。相對于傳統(tǒng)雕塑來說，3D 打印節(jié)省了很多時間。其優(yōu)勢在于能夠實現(xiàn)極為規(guī)整、復雜和精確的形象，并且非常便于進行等比例放大和縮小，其生產效率是傳統(tǒng)工藝的3倍，大大縮短制作周期，提高效率。[8]

4 3D打印技術應用于道具制作中應該注意的問題

4.1 道具制作的技術基礎尚不完善

3D打印技術雖然已在全球得到快速發(fā)展和廣泛應用，通過3D打印技術，能夠制作出周期短、效率高的小批量道具，但仍然處于發(fā)展階段，3D打印在道具制作領域的應用還不成熟，技術基礎尚不完善，面臨著各種挑戰(zhàn)。例如制作成本高、材料種類少、打印精度低等。

4.2 缺乏兼具3D打印與道具制作的專業(yè)人才

由于3D打印是一門高科技技術，需要在會三維建模的情況下，對3D打印有一定的了解。而道具制作又需要同時掌握電工、焊工、油漆工、計算機程序設計師等相關的技術。同時還缺乏精通技術和管理的高級經理人。

因此，培養(yǎng)出3D打印產業(yè)鏈所需要的高級人才是至關重要的。

5 結束語

通過研究3D打印技術的概念、應用現(xiàn)狀以及發(fā)展優(yōu)勢，為如何將3D打印技術應用于道具制作中打下基礎，之后分析了3D打印技術應用于道具制作中的優(yōu)勢和存在的不足，得出以下結論：3D打印技術在對將來的道具制作產生深遠影響，必然為道具制作的發(fā)展開辟新道路。但3D打印材料是限制產業(yè)發(fā)展的一個難題，目前，3D打印原材料缺乏相關標準，國內生產3D打印材料的企業(yè)較少，大部分依賴進口，價格昂貴，造成了產品成本較高，制約了產業(yè)鏈的發(fā)展。相信在不久的將來，能夠研發(fā)出新型材料，能夠在原有物體上繼續(xù)打印，這樣既節(jié)約材料又提高生產效率，成為今后3D打印發(fā)展的新趨勢。

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Application of 3D Printing Technology in the Production of the Film Props

DONG Qing-xia1, WANG Ke-she2, SONG Jie3, CHEN Wan4
(Beijing Information Science and Technology University Mechanical and electrical engineering college, BeiJing100192)

3D printing technology will bring signifcant change to the future of the flm and television props manufacturing and has a great influence on the development of Chinese film and television at the same time.By studying the concept , application status and development advantages of 3D printing technology, the development trend of he film and television and television props was analyzed based on the flm environment blending the current of the flm and television development with traditional aesthetic idea.The impact of 3D printing technology in the Props to make was demonstrated, The relationship and precautions between them were obtained with the aim of ansuring better application of 3D printing technology in the personalized props.

3D printing technology;Props to make ;The flm and television development.

10.19335/j.cnki.2095-6649.2016.12.006

:DONG Qing-xia, WANG Ke-she, SONG Jie, et al. Application of 3D Printing Technology in the Production of the Film Props[J]. The Journal of New Industrialization, 2016, 6(12) : 31-35.

董青霞（1989-），女，山東人，碩士研究生，研究方向：光固化成型3D打印機

本文引用格式：董青霞，王科社，宋杰，等.3D打印技術在影視道具制作中的應用研究[J]. 新型工業(yè)化，2016，6（12）：31-35.