3D打印技术在影视道具制作中的应用研究

董青霞，王科社，宋杰，陈婉

（北京信息科技大学 机电工程学院，北京 100192）

3D打印技术在影视道具制作中的应用研究

董青霞1，王科社2，宋杰3，陈婉4

（北京信息科技大学 机电工程学院，北京 100192）

3D打印技术将给未来的影视道具制造业带来重大变革，同时对我国影视的发展速度产生极大影响。本文通过研究3D打印技术的概念、应用现状以及发展优势，分析了基于当前影视发展和传统审美观念相互交融的影视环境下的影视道具的发展趋势，论证了3D打印技术对道具制作的影响形式，得出了两者之间的关系及注意事项，以便 3D打印技术能够更好地应用于道具的个性化制作中。

3D打印技术；道具制作；影视发展

0 引言

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。3D打印有很多成型方式，它们的不同之处在于可用材料的方式，并以不同层构建创建部件。3D打印常用材料有尼龙玻纤、聚乳酸、ABS树脂、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、镀金、橡胶类材料等。随着技术的发展，3D打印也被应用于影视道具制作中。

电影作为一门涵盖文学、美术、摄影、音乐等的综合性艺术，它可以跨越历史与文化，呈现出精彩纷呈的世界。因而电影的道具也非常复杂多样，大到城堡宫殿，小到餐具、手机等等。如此种类繁多的道具，道具师该如何把握呢？合格的道具师必须具备一定的文学艺术修养和历史知识、电影艺术基本知识，了解不同历史时期有关道具样式。要考虑的因素也非常多：图形样式、材料质感、造型风格、机械传动等，每一项都需要斟酌，同时还要根据剧情与导演反复推敲。而在21世纪的今天，3D打印技术已应用于各个领域，引领未来制造业的发展，毫无疑问，也为影视道具的制作提供了技术支持。

1 3D打印技术概述

1.1 3D打印技术的基本概念

3D打印技术是指通过一层一层增加材料来制造物品的方式，通过专用软件对计算机生成的三维模型进行分层，逐层进行成型加工，最终形成和计算机中的三维模型一致的实物[1]。

1.2 3D打印的分类

快速成型技术主要包括：光固化快速成型技术（SLA），如图中①、熔融沉积（FDM）如图中②、3DP技术如图中③、分层实体制造（LOM）如图中④、选择性激光烧结（SLS）如图中⑤。

图1 快速成型技术Fig.1 Rapid prototyping technology

基于激光的打印成形技术是目前 3D 打印的主流技术，包括分层叠纸式（ LOM） 快速成型技术（ 利用激光束切割薄层纸） 、选择性激光烧结（ selective laser sin-tering，SLS）、选择性激光熔化 （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打印技术的应用现状

3D打印技术在一定程度上已经改变了商品的供应链格局和人们的生活模式，目前，已广泛应用于原形制造、工业设计、医药工业、航空工业、家居行业、建筑行业、军事[2-4]等领域，替代这些领域传统的加工工艺[5]

传统的影视道具都是艺术家通过对外部物象的观察和描摹，结合自身的感受和理解而再现外界的物象，使用雕塑、翻模等工艺加工而成。它与3D打印都属于立体造型的范畴，具有形体、空间、材料等相同性。但二者在对现实的改造程度、造型手法、情感表达及体现方式上有着明显的差异。但是3D打印技术与传统的制作方式相比，加工精度更高，细节处理更精细，效率更高，不仅缩短制作周期，更节约制作成本，更环保。

2 如何将3D打印技术应用于影视道具制作中

2.1 制作过程

道具产品制作是一种艺术，无论颜色、质感、成本计算、制作工序、戏剧效果也可以是有一番考究。[3]影视道具作为影视创作中不可缺少的戏剧性元素之一，在影视作品中发挥着不可小觑的功能。作为信息载体的一部分——影视道具，在体现影视作品环境、气氛、地区和时代的特征中有着相当大的作用。同时，在展现人物之间的情感变化，刻画人物的内心矛盾与性格，表现故事的曲折性与戏剧性，推动情节的发展中，道具都发挥着承上起下、推动情节、引领高潮的效果。

通过以上对3D打印技术的了解，可以很容易发现影视道具在传统工艺制作中存在很多不足，而3D打印技术正好可以弥补传统制作工艺的不足，具有无可比拟的优势。为了能将3D打印技术更好的应用于影视道具的制作中，首先应考虑的是如何使道具达到戏中的效果，而对于3D打印技术，应该考虑的是它的成型工艺如何提高表面质量。以一把步枪为例，艺术家首先根据剧情、人物、场景的需求，对其进行画素描或者画油造型，添加色彩，描绘出所需要的图片，然后根据比例确定每个细节的具体尺寸，机械设计师再根据以上数据用三维软件进行三维建模，建模完成以后转STL格式输出文件，用切片软件Magics对其进行处理，由于枪的长度为950mm，而打印有效空间不足以一次打印出来，所以要进行分段处理，曲面缝合，添加支撑，完成以后就可以打印了，打印出来，最后去除支撑，打磨、拼接，喷漆，做旧处理等。图2和图3分别为步枪的制作流程图和过程图。

2.2 打印材料

图2 步枪制作流程图Fig.2 Rifle production flow chart

图3 步枪制作过程图Fig.3 Rifle production process diagram

3D打印是一种逐点、逐线、逐面增加材料而形成三维复杂结构零件的制造方法。一方面，它可以适用于几乎任何类型材料的制造；另一方面，它又将通过创造适合于其独特工艺特性的大量新材料而推动材料技术的发展。[6]3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等。在实际应用中，为满足需要，还可以采用多种材料相结合的方法使用。在这部步枪中，在结构上只需要设计有扳机动作，结构如图4，由于扳机需要承受一定的压力，故采用金属材料、CNC 加工工艺。而对其他部分没有太高的力学性能的要求，只需要加工精致、尺寸精确和外观漂亮，而光敏树脂恰好拥有这些优点；可大大缩短制作周期，光敏树脂[7]即 Ulitraviolet Rays（UV）树脂，由聚合物单体与预聚体组成，其中加有光（紫外光）引发剂（或称为光敏剂）．在一定波长的紫外光（250～300nm）照射下能立刻引起聚合反应完成固化。

图4 扳机部分结构图Fig.4 The trigger part structure

2.3 打印设备

3D打印设备包括个人桌面打印机和工业级打印机，而桌面机器目前只有FDM，SLA两种技术，从表1数据上看，打印此步枪应采用工业级SLA机器，由于该步枪的成形尺寸较大，表面光洁度要求较高，所选机器型号为联泰RS6000.

表1 工业级与桌面级3D打印机参数表Tab. 1 Industrial grade and desktop 3D printer parameter list

3 3D打印技术应用于道具制作中的优势

3.1 释放灵感，解放传统道具制作工艺

在传统的道具制作中，由于结构和工艺的限制，许多优秀美术师的创意灵感只能搁浅，而3D打印是一种快速成型技术，电脑获得数据后，通过机器完成，制作过程不需要人工参与，完全是数字化的。

3.2 加快道具制作周期，提高效率

在传统的道具制作工艺--雕塑创作的实施过程中，刚开始都需要艺术家对所表现的对象进行充分观察和主观取舍，再运用雕塑技法把所表达的对象制作成小稿，并且通常会制作成多种不同的小稿进行比较，然后再根据需要的尺寸进行放大，并进行具体的塑造。而3D打印技术具有快速成型的优点，在制作小稿阶段，能在短时间内做出很多不同的小稿进行反复推敲，为放大做好充足的装备。相对于传统雕塑来说，3D 打印节省了很多时间。其优势在于能够实现极为规整、复杂和精确的形象，并且非常便于进行等比例放大和缩小，其生产效率是传统工艺的3倍，大大缩短制作周期，提高效率。[8]

4 3D打印技术应用于道具制作中应该注意的问题

4.1 道具制作的技术基础尚不完善

3D打印技术虽然已在全球得到快速发展和广泛应用，通过3D打印技术，能够制作出周期短、效率高的小批量道具，但仍然处于发展阶段，3D打印在道具制作领域的应用还不成熟，技术基础尚不完善，面临着各种挑战。例如制作成本高、材料种类少、打印精度低等。

4.2 缺乏兼具3D打印与道具制作的专业人才

由于3D打印是一门高科技技术，需要在会三维建模的情况下，对3D打印有一定的了解。而道具制作又需要同时掌握电工、焊工、油漆工、计算机程序设计师等相关的技术。同时还缺乏精通技术和管理的高级经理人。

因此，培养出3D打印产业链所需要的高级人才是至关重要的。

5 结束语

通过研究3D打印技术的概念、应用现状以及发展优势，为如何将3D打印技术应用于道具制作中打下基础，之后分析了3D打印技术应用于道具制作中的优势和存在的不足，得出以下结论：3D打印技术在对将来的道具制作产生深远影响，必然为道具制作的发展开辟新道路。但3D打印材料是限制产业发展的一个难题，目前，3D打印原材料缺乏相关标准，国内生产3D打印材料的企业较少，大部分依赖进口，价格昂贵，造成了产品成本较高，制约了产业链的发展。相信在不久的将来，能够研发出新型材料，能够在原有物体上继续打印，这样既节约材料又提高生产效率，成为今后3D打印发展的新趋势。

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CAO Wei，ZENG-Zhong，LI He-Sheng.Rapid prototyping technology and its development trend[J]．Mechanical design and manufacturing，2006（5）:104-106．

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YAN Bin-Bin，TANG Bo.The situation and prospect of 3D printing technology application[J].Contemporary economic，2013，（ 9） ：40－41

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ZHAI Huan-Ping，HOU Li-Ya，JIA Hong-Bing，Rapid prototyping process with the photosensitive resin[J].Chemistry World，2002，43（8）：437-440．

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LI Yuan-Bo.Thinking the relation between the 3D printing technology and Realistic Sculptures[J].Central Academy of Fine Art，2014．

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，山东人，硕士研究生，研究方向：光固化成型3D打印机

本文引用格式：董青霞，王科社，宋杰，等.3D打印技术在影视道具制作中的应用研究[J]. 新型工业化，2016，6（12）：31-35.