手绘画3D打印书签的制作

曾敏

摘要：该文从身边随手可得的书签制作入手，介绍3D打印技术的普及和生活化。并结合实际的制作对具体的实现技术进行描述，介绍了利用绘图工具设计图案，利用3DS MAX进行三维模型建模，最后利用 3D打印设备将数字三维模型打印成实物。

关键词：手绘;3D打印;3DS MAX;书签

中图分类号：TP311      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）09-0199-02

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1 背景

随着社会的发展，3D打印技术在越来越多的领域得到了应用，但由于该技术专业性强，加之打印设备昂贵等原因，3D打印技术在生产中的应用已经比较广泛，在生活中的应用还比较有限[1]。目前各种形形色色的书签非常漂亮，但都是商业产品，缺乏个性。在这个追求个性的时代，我们完全可以制作更具个性的书签。本文就以手绘画和3D打印的跨界联合来完成个性书签的制作。

2 手绘画3D打印书签的准备工作

制作自己喜欢的书签，首先从设计绘制用于制作书签的图案开始。有条件的可以准备手绘板，直接使用电脑手绘图案，从设计环节就实现数字化。用于设计绘图的图形软件比较多比如Painter、Photoshop、Flash等。没有条件的用传统的铅笔也可以设计绘制喜欢的图案。如果没有设计和繪画能力，还可以在网上找现成的自己喜欢的简笔画图案，如何设计绘制就不再赘述。本文的重点是从技术角度阐述图案到书签的实现过程。

3 3D打印具体实现过程

如果设计绘制的图案是位图，就需要把图片作为3DS MAX视窗背景导入。打开3D MAX，单击快捷键Alt+B，弹出视窗设置（Viewport Configuration）窗口[2]，在弹出的视窗设置窗口中设置参数项，如图1所示，只有勾选匹配位图才能确保位图长宽比例不失真，然后再找到并载入图片。这个图片将作为视窗背景，效果如图2所示。

使用3D MAX中建立命令面板下属的二维次对象中的画线命令按钮（line），以背景图片为参照绘制样条线。画出的线条通常并不理想，还需要使用修改命令编辑样条线（Edit Spline）对曲线进行修改。编辑样条线命令是3D MAX中二维对象操作的核心命令[3]，它所属的次对象、卷展栏、参数项比较庞杂，在这个项目中主要对二维线条的次对象点进行操作，以便点控制的线段更贴合参考图。对点的修改使用右键菜单命令如图3所示，通过平滑、锐化、贝塞尔曲线等调节点两边线段的形状。这其中贝塞尔角点（Bezier Corner）是使用频率最高的命令，该命令可使点两端产生两个控制杆，通过操作控制杆可以调节点两端曲线的形状，而且可以单边独立操控，另一边不受影响。通过调整，最后绘制出适合打印的样条线形状，效果如图4所示。

接下来就是将二维样条线通过修改命令挤出（Extrude）生成三维物体。由于是书签不能太厚，所以根据所画样条线的长宽确定一个厚度值。这里给出一组参考值：长10厘米、宽5厘米，厚1厘米，这个参考值主要是考虑打印出的实物的实际使用，长宽要确保图案的形状不变形，厚度如果太薄材质不允许，目前打印机的原材料有光敏树脂、白色尼龙、玻璃纤维等多种，不同材质可以接受的最小厚度从0.6毫米到1毫米不等，而另一方面，太厚又不适合做书签。所以给出了一个折中的参考值，到此一个立体的三维书签的数字模型就制作完成了。

如果已经在图形软件中生成的是矢量图，那么接下来的工作就更简单了。以Photshop为例，将图案的轮廓不论是选区转路径或者通道转选区再转路径也好，或者总之以路径的形式导出将图案以钢笔路径的形式导出，在如图5所示的导出路径窗口设置保存类型为AI格式，在3DS MAX中导入这个AI格式的文件，使用画线命令画一条临时线条，然后使用修改命令编辑样条线（Edit Spline）中的次对象样条线（Spline）层级下的附加（Attach），将导入的线条附加到临时线条上，让导入的矢量线转成可以建模的样条线，然后再删除临时线条，按照前面修改样条线的方法将曲线调整为适合打印的闭合曲线，再使用挤出命令将二维曲线增加厚度生成三维模型[4]。

需要补充说明的是用于挤出的曲线必须是闭合的，否则不能正常生成三维物体[5]。比如在本项目中水纹和天鹅为了满足需要制作成一个闭合曲线这一条件，所以调整和修改局部线条，同时省略了翅膀和嘴部的线条。另外，如果要在一个闭合曲线中制作镂空效果，可以在闭合曲线中再画一个曲线，并且不能交叉重叠，然后将两个曲线附加（Attach）在一起，成为一个整体进行挤出，生成三维实体，这样里面就能形成镂空效果，比如本项目中在天鹅轮廓线里在画一个小圆，然后把小圆附加到天鹅样条线上，成为一体，然后再挤出，如图6所示，是眼睛的镂空效果。

将制作好的模型文件导出为STL格式等能被3D打印机驱动程序接受的格式。根据不同厂家打印机的型号不同驱动程序也不相同。不过在3D打印程序中对模型只能完成简单的缩放、移动和旋转，因此模型应该在3DS MAX导出前就调整好长、宽、高尺寸。3D打印机又称三维打印机（3DP），是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过打印一层层的黏合材料来制造三维的物体，逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来[6]。只要设置没有问题，打印机就能按照数字模型指示打印出一个完全一样的实物模型。打印机的工作是逐层打印，因此完成一个常规尺寸书签大约需要数小时的等待。

4 结束语

3D打印书签的制作是艺术与技术的结合，本文从技术层面详细阐述了3D打印书签的实现方法。在制作过程中涉及多种应用软件以及众多的设施设备，只是制作一个书签，不免有大材小用之嫌;这也是3D打印技术始终没有普及到生活中的原因之一。不过3D打印技术在生活中的应用还是非常有前景的，比如说家里的装饰摆件、花盆等。数字模型的制作是3D打印的瓶颈，如果模型软件的普及也能像办公软件一样，那么3D打印技术就能像2D打印一样进入家庭了。

参考文献：

[1] 胡彦萍.3D扫描与3D打印技术应用[J].机械工程与自动化，2019（5）：193-194.

[2] 范景泽.3ds Max 2016中文版完全精通自学教程 （全2册）[M].北京：电子工业出版社，2018.

[3] 缪亮，付凡成，范芸.3ds Max三维动画制作基础与上机指导[M].北京：清华大学出版社，2018.

[4] 三维书屋工作室.3ds Max标准实例教程[M].北京：机械工业出版社，2018.

[5] 火星时代.Autodesk 3ds Max 2012标准培训教材I[M].北京：人民邮电出版社，2012.

[6] 3D打印机的技术原理是什么？[EB/OL].[2020-09-20].https：//zhidao.baidu.com/question/1372267096676423739.html.

【通联编辑：谢媛媛】