制作京剧脸谱——3D打印笔绘图设计案例

湖北省武汉市外国语学校(430000) 黄 果

1 3D打印笔

3D打印笔，是世界上第一支具有3D打印功能的笔。通常以PLA、PCL塑料或光敏树脂为原材料，挤出热熔塑料或光敏树脂，然后在空气中迅速冷却，最后固化成型。它可以在任何表面“书写”，甚至可以直接在空气中作画。

1.1 3D打印笔的类型

1.1.1 塑料热熔堆积型

塑料热熔堆积3D打印笔以PLA、PCL耗材为主。这些热塑性塑料来自玉米淀粉和非化石燃料，无毒无味，冷却较快。

1.1.2 光固化型

光固化3D打印笔以液态光敏树脂为主要耗材， 使用光敏树脂代替了热塑性塑料作为3D打印笔的油墨。笔头温度低，冷却较慢；材料稍有气味，耗材和价格远远高于塑料热熔堆积3D打印笔。

1.2 3D打印笔的使用

在中小学，一般使用塑料热熔堆积3D打印笔。这种3D打印笔分为高温、低温两种。高温打印笔加热头温度为0～210°，适用各种高低温PLA、 ABS耗材，使用成本较低。低温打印笔加热头温度为0～80°，适用耗材为专用低温PCL 耗材，使用成本较高。两种打印笔都分为插电或用移动电源供电的方式，可以灵活选择。以制作脸谱为例，使用低温塑料热熔堆积3D打印笔，进行绘图设计并制作脸谱，打印笔使用PCL材料。

2 活动目的

通过活动使学生熟悉3D打印笔的使用方法及京剧脸谱制作的步骤；让学生了解京剧脸谱文化，培养学生热爱中国传统文化的情感；锻炼学生的思维和动手能力。

3 准备材料

3D打印笔、打印材料、脸谱纸、胶带、储物桶、镊子等。

4 活动方法及步骤

(1)教师灵活使用微课，让学生了解3D打印笔的使用方法。

3D打印笔为手持式，出料进料按钮很小，教师现场演示时只能展示给个别学生。因此，针对大班学生较多时，教师可以将使用方法录制成微课。微课录制时，将DV对准3D打印笔，重点拍摄教师的手部动作，教师在操作讲解时声音应洪亮，语言应简明，可以录制教师制作某个成品部件的一小段过程，微课时间控制在3 min以内为宜。录制好的微课可以直接拷贝到学生机上，教师先在白板上播放讲解后，学生还可以在自己的学生机上反复观看。在使用3D打印笔的过程中，教师可以有针对性的对个别学生提供指导和帮助。

(2)利用搜索引擎了解京剧脸谱知识，下载喜欢的脸谱，彩打出来。

京剧脸谱，是一种具有中国文化特色的特殊化妆方法。由于每个历史人物或某一种类型的人物都有一种大概的谱式，就像唱歌、奏乐都要按照乐谱一样，所以称为“脸谱”。利用搜索引擎让学生全面的了解京剧脸谱知识，明白脸谱的通用色彩含义，脸谱的图案意义，下载喜欢的脸谱，彩打出来。

(3)用胶带将脸谱纸平整的贴在储物桶上。

这样做的目的是为了让京剧脸谱模型具备一定的弧度，更立体。

(4)根据纸上的颜色，用相应的材料颜色进行临摹。

学习了3D打印笔的使用方法之后，开始制作京剧脸谱。根据纸上的颜色，选择相应的材料颜色，先勾勒出脸谱的最外围，从边缘部分开始绘画，尽量拉近笔头和纸面的距离。某种颜色面积较大时，先依照脸谱纸画出外框，再对线框内部进行填充。填充时要保证强度，不能有空隙出现。为了让脸谱看起来更美观，可以采用同一种线条填充方式进行绘画。画完之后，用打印笔补一下不同颜色的连接处，使脸谱更加牢固。有些细节部分的线条较细，绘画过程中速度要稍微慢一点。

(5)取下并修剪面具。

待材料冷却之后，从脸谱纸上撕下绘制好的面具。用斜口钳将脸谱表面处理光滑，用手摸上去没有毛糙感。如果有的地方比较单薄甚至有缝隙，可以再次用3D打印笔加厚填充。脸谱面具的背面一般会粘连少许纸屑，可以用镊子去除。如果有的纸屑比较顽固，可以用水将纸屑浸湿，再用镊子轻轻去除。由于PCL材料不耐高温，浸湿纸屑的水最好使用冷水。

(6)绘制过程注意事项。

①3D打印笔在绘制过程中，笔身与纸面成45°角为最佳状态；②在短暂停顿后，应将笔尖朝向前方；③笔尖温度较高，谨防烫伤；④控制出丝速度，使出丝均匀的粘结在脸谱纸上；⑤不同颜色材料拼接时链接点要多点几下，避免连接点断开导致模型倒塌难以成型；⑥创作弧度较大的脸谱部分时，尽量减慢出丝速度，否则出丝在未快速冷却的时候容易塌陷；退耗材之前，要先按出料键，让头部的耗材充分加热后再进行退料，延长打印笔寿命；⑧使用结束后将材料退出，待打印笔冷却一段时间后再放入盒中；⑨打印笔头为进口隔热材料，硬度中等，要按照正确的方法拆卸笔头，以防拆断。

5 绘制成果及综合评价

学生利用低温塑料热熔堆积3D打印笔绘制的京剧脸谱如图1所示。教师根据脸谱的设计、制作、修补等方面给予评价，并记入综合评价表中,见表1。

图1 京剧脸谱

表1 综合评价