3D打印技术应用于动漫衍生品开发的实践研究

文/广州番禺职业技术学院 肖婕

引言

工业4.0背景下，工业和信息化部特别制定的《高端智能再制造行动计划（2018—2020年）》指出任务之一：充分利用绿色制造、技术改造专项及绿色信贷等手段支持高端智能再制造关键技术创新与产业化应用，其中包括激光熔覆、3D打印等增材技术在再制造领域应用。3D打印在航空航天、生物医疗、文化创意、时尚设计、精准医疗等领域的应用及带来的制造业新模式。3D打印也称为增材制造技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术[1]。目前，中国正在启动“中国制造2025”制造业发展道路，产业供给侧结构性改革和转型升级势在必行。3D打印作为配合工业4.0发展的重要智能制造技术，成为“中国制造2025”的发展重点。3D打印技术作为推动智能化、数字化、网络化生产的关键技术，必然推动制造业纵深发展。同时， 3D打印技术亦在动漫产业升级的赛道上开始运用。

一、3D打印技术在动漫衍生品中的应用

艾瑞咨询在《2020年中国动漫产业研究报告》提到：动漫产业分为内容生产、内容传播和衍生变现三个环节。全球化趋势对于中国动漫产业意味着这是一个机遇与挑战并存的时代。立足中国市场，面向全球打造中国二次元手办潮玩品牌[2]。衍生产品处于整个动漫产业链的第三环节，相比第一和第二环节，它的影响力电照风行，同时经济比重在不断上升。制作经典的动漫作品，成本极其高昂，然而将动漫作品中的人物、形象、道具、音乐等制作成商品进行销售[3]，动漫衍生品“变现”的能力远超过动漫作品本身的销售。动漫衍生品不仅获得巨大的经济效益还拥有广泛的社会影响力，作为文化资源重要的输出手段，从民间走向全球化传播。3D打印技术与动漫产业融合，碰撞出创意的火花。近期，澳大利亚标牌公司Coleman Group与当地的大幅面3D打印服务商Mammoth 3D联手制作了《辛普森一家》3D打印模型，既有成品又有打印过程的视频，缓解了熟识《辛普森一家》这部动画的海外读者在疫情中紧张的心情。在疫情这个特殊时期，3D打印发挥的作用不仅仅是商业价值，更体现一种人文情怀。图1所示Mammoth 3D往空心模型中填充泡沫并打磨喷漆。[4]

图1 3D打印辛普森

目前，3D打印动漫衍生品开发应用主要涉及以下几个方面：

（一）3D打印日用品和玩具类

无论是潮玩造物的加工还是动漫原型的制作，对接线上产品创新商业模式，3D打印技术都为动漫角色提供了更高的还原度，逼真还原不同表面的质感和精致的细节，极大地降低了产品开发周期和制作成本，打破了动漫中虚拟人物繁复超常的造型和参差错落的结构的一大局限。虚拟角色实体化，这是动漫衍生品设计从概念到落地缩短制作周期，节约服务成本的竞争优势。

（二）3D打印定格动画电影面孔

“通常在动画中，动画师会经历：他们会把它画出来，他们封锁场景，他们会得到所有定义的身体动作，时间恰到好处和表演，然后他们做的一件事就是在上面添加面部动画”。[5]通过使用3D打印制作人脸，在设计角色的面部添加动画，连接驱动的打印机，打印成不同表情的独特人物脸。高保真彩色3D打印拥有精确度、准确性和可重复性，并且可呈现复合颜色。这意味着在定格动画电影制作中，3D打印是我们的媒体，准确地再现几何和视觉属性，如图2所示。

图2 3D打印不同面孔和情感

（三）3D打印动漫服装配饰

3D打印可穿戴设备的跨学科设计已“渗透”进入动漫服装配饰开发中。如图3所见，《黑豹》剧中女主角拉蒙达女王3D打印创作了一系列耀眼尖端的服装配饰，为这部以惊奇漫画中同名人物为原型的超级英雄电影增强了观影者的感官刺激。广大动漫爱好者穿戴复杂的、夸张的、材料繁多且具有动漫元素的服饰配饰参与动漫主题的活动，即Cosplay。在Cosplay上，快速定制同时高还原立体装饰正是3D打印两个巨大机会。使用3D打印技术制作智能动漫服装，将技术进一步整合到我们的动漫衍生品设计和功能中。

图2 《黑豹》剧中女主角拉蒙达女王

（四）3D打印动漫食品

众所周知，《食戟之灵》、《卫宫家今天的饭》等美食类爆款动漫IP深入人心。随着3D打印技术日渐融入食品行业，只要找到打印材料的食品级认证国家标准的解决方案，意味着3D打印应用于动漫类美食开发皆成为可能性。到目前为止，已有3D打印食品系统走向商业化，规模化比如膳食营养食品、果泥糕点、肉类替代品等。3D打印食品即依照动漫中的美食元素创造三维模型，然后用巧克力，牛奶，肉类，蔬菜等食材在微重力下制作出来（如图4）。从快速成型制作工具的角度，3D打印技术可以替代部分人力资源不足的情形。在一些主题展览或者手作茶饮店，人工制作动漫食品工作量大，速度慢，还原度也得不到保证[6]。这些问题的有效解决得益于3D打印技术的运用，同时有利于少量库存，可以为消费提供科技感的体验，为零售商提供更高的商业价值。

图4 牛奶“墨水”3D打印可食用沙发

二、3D打印技术在动漫衍生品开发应用中的优势

3D打印服务于动漫衍生品产业，具有以下优势：第一，该技术帮助建立一套三维数字电子档案系统，线上云共享各种形状和规模的原型模型。为动漫衍生品设计提供高水平的原型设计服务，同时可以随时随地、高保真地把整个数字模型再现为实物[7]。第二，采用传统的工艺制作“手办”，工艺复杂必须经过打磨、拼装、上色等一系列复杂的人工操作，要求专业的人员，成品完成周期较长，另外使用的材料含有原子灰、劣质精雕油泥等毒性物质，会侵害人体健康。而3D打印材料多数是可降解的，符合生态循环原则，3D打印助力动漫创作，减轻动画师设计师的工作，并且将设计师的创意概念提前以3D打印实体化展现。第三，该技术提供了定制和无限设计可能性的机会。动漫作品的作者和他们的忠实粉丝在3D打印的服务平台，共同设计和销售相关周边产品，开启了线上的娱乐体验快速带到现实中的崭新的互动方式。

三、基于3D打印技术的真人服务立体还原衍生产品案例

当下，利用3D打印技术定制个性3D人偶火热出炉，已经无障碍转化成为商品，表征商业价值同时拥有特殊的纪念意义。本案例制作“”手办”的是广州番禺职业技术学院“青山湖3D打印工作坊”，客户在数字化形象设计工作室摆出姿势，调整面部表情、发型、服装等打造自己喜爱的造型，然后使用人体解决方案三维激光扫描仪用8分钟进行全身扫描从而匹配真实的身型，之后对扫描获取的点云数据进行编辑以使人物细节更加逼真，再选择适宜的材料进行3D打印，整个制作过程约花费40分钟[8]。这流程（见图5）包括硬件（见表1）、材料和软件。

图5 制作“手办”流程图

表1 设计案例所用的硬件

1.“小美”真人二维形象的再生设计

图6中人物有着独特鲜明的造型，金发，大眼睛，甜美的笑容，动漫衍生品中她的头部和身体的比例经过艺术化处理，更具动感，青春靓丽。

图6 人物数字扫描

2.数字建模（图7和图8）

首先通过三维激光扫描仪把“小美”真人扫描成数码人物，所采集到的点云数据进行平滑、修补处理之后得到一个逆向工程的产品模型，然后利用Geomagic Studiorua软件进行三维实体初始建模并调整比例结构，为进一步完善三维模型奠定基础[9]。

图7 人物角色三维建模

图8 人物角色模型六视图

3.实施环节

应用3D打印技术打印出鲜活的 “小美”真人立体模型，并对模型进行上色工艺，变成可爱的3D人偶[10]，在还原真人外观的细节上，制造出令人惊喜的有趣效果，专属自己的纪念品，如图9所示。

图9 3D人偶

结语

随着3D打印这项新技术、新工艺、新材料、新形态给动漫衍生品开发带来便利性的同时，也存在问题。第一，尽管3D打印的精度和质量在不断提高，但是对于纹理细节较多的产品还是有一定的局限性，表现在打印效果留有底纹。第二，目前针对3D动漫衍生品开发中例如更改非法得到的数据模型是否侵权等特殊的知识产权问题缺乏系统规范的法律法规，第三，3D打印材料的多样性与可控参数不能满足动漫衍生品的产业化发展，因此更加理性认识到3D打印与动漫产业深度结合，这仅仅是颠覆的开始，实质落地还有巨大的研发市场空间。