3D打印技術應用于動漫衍生品開發的實踐研究

文/廣州番禺職業技術學院 肖婕

引言

工業4.0背景下，工業和信息化部特別制定的《高端智能再制造行動計劃（2018—2020年）》指出任務之一：充分利用綠色制造、技術改造專項及綠色信貸等手段支持高端智能再制造關鍵技術創新與產業化應用，其中包括激光熔覆、3D打印等增材技術在再制造領域應用。3D打印在航空航天、生物醫療、文化創意、時尚設計、精準醫療等領域的應用及帶來的制造業新模式。3D打印也稱為增材制造技術，是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術[1]。目前，中國正在啟動“中國制造2025”制造業發展道路，產業供給側結構性改革和轉型升級勢在必行。3D打印作為配合工業4.0發展的重要智能制造技術，成為“中國制造2025”的發展重點。3D打印技術作為推動智能化、數字化、網絡化生產的關鍵技術，必然推動制造業縱深發展。同時， 3D打印技術亦在動漫產業升級的賽道上開始運用。

一、3D打印技術在動漫衍生品中的應用

艾瑞咨詢在《2020年中國動漫產業研究報告》提到：動漫產業分為內容生產、內容傳播和衍生變現三個環節。全球化趨勢對于中國動漫產業意味著這是一個機遇與挑戰并存的時代。立足中國市場，面向全球打造中國二次元手辦潮玩品牌[2]。衍生產品處于整個動漫產業鏈的第三環節，相比第一和第二環節，它的影響力電照風行，同時經濟比重在不斷上升。制作經典的動漫作品，成本極其高昂，然而將動漫作品中的人物、形象、道具、音樂等制作成商品進行銷售[3]，動漫衍生品“變現”的能力遠超過動漫作品本身的銷售。動漫衍生品不僅獲得巨大的經濟效益還擁有廣泛的社會影響力，作為文化資源重要的輸出手段，從民間走向全球化傳播。3D打印技術與動漫產業融合，碰撞出創意的火花。近期，澳大利亞標牌公司Coleman Group與當地的大幅面3D打印服務商Mammoth 3D聯手制作了《辛普森一家》3D打印模型，既有成品又有打印過程的視頻，緩解了熟識《辛普森一家》這部動畫的海外讀者在疫情中緊張的心情。在疫情這個特殊時期，3D打印發揮的作用不僅僅是商業價值，更體現一種人文情懷。圖1所示Mammoth 3D往空心模型中填充泡沫并打磨噴漆。[4]

圖1 3D打印辛普森

目前，3D打印動漫衍生品開發應用主要涉及以下幾個方面：

（一）3D打印日用品和玩具類

無論是潮玩造物的加工還是動漫原型的制作，對接線上產品創新商業模式，3D打印技術都為動漫角色提供了更高的還原度，逼真還原不同表面的質感和精致的細節，極大地降低了產品開發周期和制作成本，打破了動漫中虛擬人物繁復超常的造型和參差錯落的結構的一大局限。虛擬角色實體化，這是動漫衍生品設計從概念到落地縮短制作周期，節約服務成本的競爭優勢。

（二）3D打印定格動畫電影面孔

“通常在動畫中，動畫師會經歷：他們會把它畫出來，他們封鎖場景，他們會得到所有定義的身體動作，時間恰到好處和表演，然后他們做的一件事就是在上面添加面部動畫”。[5]通過使用3D打印制作人臉，在設計角色的面部添加動畫，連接驅動的打印機，打印成不同表情的獨特人物臉。高保真彩色3D打印擁有精確度、準確性和可重復性，并且可呈現復合顏色。這意味著在定格動畫電影制作中，3D打印是我們的媒體，準確地再現幾何和視覺屬性，如圖2所示。

圖2 3D打印不同面孔和情感

（三）3D打印動漫服裝配飾

3D打印可穿戴設備的跨學科設計已“滲透”進入動漫服裝配飾開發中。如圖3所見，《黑豹》劇中女主角拉蒙達女王3D打印創作了一系列耀眼尖端的服裝配飾，為這部以驚奇漫畫中同名人物為原型的超級英雄電影增強了觀影者的感官刺激。廣大動漫愛好者穿戴復雜的、夸張的、材料繁多且具有動漫元素的服飾配飾參與動漫主題的活動，即Cosplay。在Cosplay上，快速定制同時高還原立體裝飾正是3D打印兩個巨大機會。使用3D打印技術制作智能動漫服裝，將技術進一步整合到我們的動漫衍生品設計和功能中。

圖2 《黑豹》劇中女主角拉蒙達女王

（四）3D打印動漫食品

眾所周知，《食戟之靈》、《衛宮家今天的飯》等美食類爆款動漫IP深入人心。隨著3D打印技術日漸融入食品行業，只要找到打印材料的食品級認證國家標準的解決方案，意味著3D打印應用于動漫類美食開發皆成為可能性。到目前為止，已有3D打印食品系統走向商業化，規模化比如膳食營養食品、果泥糕點、肉類替代品等。3D打印食品即依照動漫中的美食元素創造三維模型，然后用巧克力，牛奶，肉類，蔬菜等食材在微重力下制作出來（如圖4）。從快速成型制作工具的角度，3D打印技術可以替代部分人力資源不足的情形。在一些主題展覽或者手作茶飲店，人工制作動漫食品工作量大，速度慢，還原度也得不到保證[6]。這些問題的有效解決得益于3D打印技術的運用，同時有利于少量庫存，可以為消費提供科技感的體驗，為零售商提供更高的商業價值。

圖4 牛奶“墨水”3D打印可食用沙發

二、3D打印技術在動漫衍生品開發應用中的優勢

3D打印服務于動漫衍生品產業，具有以下優勢：第一，該技術幫助建立一套三維數字電子檔案系統，線上云共享各種形狀和規模的原型模型。為動漫衍生品設計提供高水平的原型設計服務，同時可以隨時隨地、高保真地把整個數字模型再現為實物[7]。第二，采用傳統的工藝制作“手辦”，工藝復雜必須經過打磨、拼裝、上色等一系列復雜的人工操作，要求專業的人員，成品完成周期較長，另外使用的材料含有原子灰、劣質精雕油泥等毒性物質，會侵害人體健康。而3D打印材料多數是可降解的，符合生態循環原則，3D打印助力動漫創作，減輕動畫師設計師的工作，并且將設計師的創意概念提前以3D打印實體化展現。第三，該技術提供了定制和無限設計可能性的機會。動漫作品的作者和他們的忠實粉絲在3D打印的服務平臺，共同設計和銷售相關周邊產品，開啟了線上的娛樂體驗快速帶到現實中的嶄新的互動方式。

三、基于3D打印技術的真人服務立體還原衍生產品案例

當下，利用3D打印技術定制個性3D人偶火熱出爐，已經無障礙轉化成為商品，表征商業價值同時擁有特殊的紀念意義。本案例制作“”手辦”的是廣州番禺職業技術學院“青山湖3D打印工作坊”，客戶在數字化形象設計工作室擺出姿勢，調整面部表情、發型、服裝等打造自己喜愛的造型，然后使用人體解決方案三維激光掃描儀用8分鐘進行全身掃描從而匹配真實的身型，之后對掃描獲取的點云數據進行編輯以使人物細節更加逼真，再選擇適宜的材料進行3D打印，整個制作過程約花費40分鐘[8]。這流程（見圖5）包括硬件（見表1）、材料和軟件。

圖5 制作“手辦”流程圖

表1 設計案例所用的硬件

1.“小美”真人二維形象的再生設計

圖6中人物有著獨特鮮明的造型，金發，大眼睛，甜美的笑容，動漫衍生品中她的頭部和身體的比例經過藝術化處理，更具動感，青春靚麗。

圖6 人物數字掃描

2.數字建模（圖7和圖8）

首先通過三維激光掃描儀把“小美”真人掃描成數碼人物，所采集到的點云數據進行平滑、修補處理之后得到一個逆向工程的產品模型，然后利用Geomagic Studiorua軟件進行三維實體初始建模并調整比例結構，為進一步完善三維模型奠定基礎[9]。

圖7 人物角色三維建模

圖8 人物角色模型六視圖

3.實施環節

應用3D打印技術打印出鮮活的 “小美”真人立體模型，并對模型進行上色工藝，變成可愛的3D人偶[10]，在還原真人外觀的細節上，制造出令人驚喜的有趣效果，專屬自己的紀念品，如圖9所示。

圖9 3D人偶

結語

隨著3D打印這項新技術、新工藝、新材料、新形態給動漫衍生品開發帶來便利性的同時，也存在問題。第一，盡管3D打印的精度和質量在不斷提高，但是對于紋理細節較多的產品還是有一定的局限性，表現在打印效果留有底紋。第二，目前針對3D動漫衍生品開發中例如更改非法得到的數據模型是否侵權等特殊的知識產權問題缺乏系統規范的法律法規，第三，3D打印材料的多樣性與可控參數不能滿足動漫衍生品的產業化發展，因此更加理性認識到3D打印與動漫產業深度結合，這僅僅是顛覆的開始，實質落地還有巨大的研發市場空間。