ITS Vol.53 No.11 Nov. 2020
冯亮，魏鸿飞
巡线机器人（衡水学院美术学院，河北衡水 053000）
随着《阿凡达》的上映，影视行业进入了新纪元，人们已经无法再满足于普
烧结烟气脱硫
通的传统拍摄手法，对影视剧中的场景和道具要求日益增高。传统的道具制作
无法满足于当前复杂的影视行业制作需求，也并非任何场景应用CG 技术都是
适合的，在电脑技术与投入成本互相矛盾的关键点,3D 打印技术应运而生。3D
打印技术可以应用ABS 树脂、聚乳酸、石膏、耐用尼龙、钛合金、镀金镀银、铝材
料、不锈钢、橡胶等材料来进行道具制作。应用范围广泛，包括原型复原、医药工业、设计行业、家具行业、航空工 业、建筑以及军事等领域。依靠对《材料分析方法》的阅读和充分掌握其中的知识内容，能够有效辨别出什么材料 更加适合3D 打印技术，积极拓展3D 打印技术的应用范围。而影视剧作为涵盖了摄影、美术、音乐和文学为一体 的艺术综合体，采用3D 打印技术有效还原了历史剧中的经典道具，不仅给人们以视觉上的享受，更能够为历史研 究提供有效的参考。 《材料分析方法》作为材料学的必修基础课，通过各种技术来对材料进行深入分析和研究，在研究的过程中采 用了近几年的具体案例来对材料本质进行分析，并且通过图文结合的讲解方式让读者充分掌
握理论知识。按照先 微观形貌分析后组织结构分析的由浅入深原则，系统阐述了金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等以 微观形貌分析为主的分析方法，进而以X 射线衍射分析和电子衍射分析为基础，对材料组织结构分析的原理、方法 和应用进行系统阐述。最后简要介绍了材料计算方法，以及俄歇电子能谱分析、扫描隧道显微分析等其他显微分 析方法，在每章的结尾给出本章的知识点和思考题。
3D 打印技术即三维快速成型打印技术，也可以称为增材制造，通常是通过将产品的三维模型文件通过打印设 备进行分层的离散处理再利用激光照射等形式来将材料逐层堆积叠加形成所需的产品。3D 打印技术需要材料科 学技术、信息技术以及机电控制技术的联合支持，属于一种多学科交叉的技术，可以根据模型的结构来制定空间结 构，通过计算机的精准控制达到微观结构的呈现。其工作原理即将打印原料置于粉缸中，通过铺粉的形式将原料 均匀铺在成型缸中，按照计算机的数据来进行控制打印头进行平面运动，利用粘结剂喷出需要打印的数据的零件 截面来逐层完成打印，最终形成需要的零件。
传统的影视道具均由道具组经过临摹和在线使用翻模或雕塑的加工工艺来进行制作。在立体造型的范畴方 面与3D 打印都有相同之处，但两者之间在造型的工艺和完成度方面都有着明显的差异。对比传统影视道具制作, 3D 打印技术的精准度更高，细节处理更加完美，工作效率提高的同时极大程度程度地缩减了道具的制作周期，有 效地节约了成本而且更加环保低碳。
十字滑块联轴器《材料分析方法》一书通过对材料微观形貌的分析方法甄别出3D 打印技术应用材料的优缺点，积极推动3D 打印技术的发展。现阶段的3D 打印技术所采用的主要材料可以分为工程塑料、医用高分子材料和光敏树脂材料 三种。3D 打印技术具备较高的加工型和尺寸精准度。工程塑料方面的应用起步较晚，因其优点为力学性能较大, 加工性能好同事具有较高耐热性，是3D 打印技术的主要选择材料。工程塑料包含ABS 塑料、PLA 塑料、PA 塑料。 ABS 塑料具有较高的强度和较强的柔韧度，耐磨性较强并且抗冲击性较强，具有较强的化学稳定性，是最为常用的 工程塑料材料。ABS 塑料的加工性能强能够有效降低打印过程中的卷曲现象。PLA 的来源主要为可再生资源，对 环境具有很高的友好度。因具有尺寸性较差、强度较低和容易变形的缺点，需要克服这些缺点才能够扩大PLA 的 打印应用范围。PA 的分子间存在着较大的氢键，具有较强的力学性能、强度和较强的耐磨性。可以作为一种较好 的3D 打印材料。而生物医用高分子的材料这主要应用在医疗方面，可以复制器官和组织支架等。光敏树脂属于 光固化成型材料，通过激发分子迅速分解活性自由基，短时间内固化，更加便捷，但精准度较低。
从3D 技术的材料选择和技术可以得出，影视道具的传统制作中存在着许多的问题和不足之处,3D 打印能够
超f煤#第53卷•第11期•202()年11月
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有效弥补这些问题和不足。在使用3D技术进行打印时首先要考虑到影视道具应当如何达到预期的效果。首先要对剧情、场景和人物的需求，临摹出图片，在根据比例来设计细节和尺寸，机械设计师利用软件进行3D建模，经过修改和完善后，通过文件传输开始进行3D打印。打印完成后经过打磨喷漆做旧等一系列工艺，最后成型。
3d陶瓷打印另外，在影视作品中最为常见的3D打印材料为无机类材料，即金属材料、石膏、陶瓷等。这类材料具备硬度高、熔点高、抗腐蚀性强和耐磨损等特点。本书采用微观结构观察的方法能够精准控制无机材料的化学成分，较为容易满足3D打印的精准度。但无机类材料也有一定的缺点，因此应用范围不广，仅能够使用在较为特定的领域，价格昂贵很难普及。无机类材料中的金属材料具有较强的化学性能和力学性能，加工性能尤其优秀，能够满足3D 打印对材料的要求，也是3D打印中较为常用的材料之一。金属材料主要由钛和钛合金粉末等，也可以采用铝合金或者不锈钢材料。钛合金的密度较小，强度较高。钛合金的耐热性较强能够长期处于600七的高危状态下，具有较强的耐腐蚀性。钛合金这些优点同样也造成了加工的难度。陶瓷是最常见的无机材料，具有强度高、密度低、硬度高、耐腐蚀性高并且耐高温及化学稳定性较强等优点。3D打印技术使用的陶瓷粉末结合粘合剂，进行激光灼烧的时候，熔点低的粘合剂率先融化将陶瓷粉末粘合在一起。通过降低粘合剂的黏度提升陶瓷的加工型，根据不同的粉末比例来调整陶瓷零部件的性能和功能。石膏材料通常由硫酸钙组成，主要分为单斜晶系和斜方柱晶系，加工型较强。石膏属于绿材料，无毒无害，材料颜单一易于调整。但石膏的耐水性较差，密度和强度较低，硬化后容易出现孔隙。
在影视作品中,3D打印技术能够快速制造出剧情需要的影视道具。但3D打印也有一定的弊端，进行3D打印就必须要通过设计师扫描建模，模型的好坏程度无法控制，建模师的自身能力和审美也无法控制。另外聘用建模师也会存在成本投入，建模费用甚至会超越打印的费用。一些大尺寸的道具也不适合使用3D打印技术，会因为投入成本过高和较长的打印周期。因此较大尺寸的道具仍然采用成本较低的泡沫切割着制作。
随着中国影视行业的迅速发展，中国已经成为全球第三大影视消费市场，在国内影视行业逐渐进入发展的稳定期时，为了追求进一步的发展，影视行业要进行全面的升级，不仅在拍摄手法剪辑手法上进行升级，在道具制作方面更要更进一步。引进3D打印技术能够制作出精美复杂的道具。在《十二生肖》电影中，就将3D扫描打印技术应用到兽首的复制当中。在影视行业中,3D打印可以通过扫描、建模、打印等技术来进行造型的设计。也可以使用极短的时间来进行翻模工艺，制作大量的盔甲类型的道具。3D打印技术能够通过扫描演员全身来制作硅胶建模，制作逼真的造型和视觉效果，利用软胶模型来避免穿帮镜头，给影视作品极大的支撑。
如今,3D打印技术通过使用各种材料广泛应用在影视作品当中，除了制作道具以外也可以辅助化妆、服装和造型的制造。有较强的视觉增强效果，通过3D扫描建模的方式来制作出夸张的服饰和造型，更加贴近观众对科幻片的要求。同时也可以进行特效场景的道具制作，模拟爆炸、地震、火山爆发等场景，在保障周围环境不收到破坏的同时结合CG技术来制造出影视剧中的大场面。在《007系列》电影金属检测传感器
中，需要对贵重车辆和古董爆破时也可以采用3D技术打印出等比模型进行顶替爆破。此外也有一些微缩的仿真模型，需要镜头进行细节或者鸟瞰视角拍摄，采用3D打印技术来制作微缩模型能够有效提升观众的观影质量。3D打印技术也可以对定格动画进行辅助，采用黏土、陶瓷等材料逐帧进行拍摄，如果使用传统工艺进行制作不但耗时耗力，成本也过高。使用3D建模打印技术能够精准地复制岀模型并且利用电脑技术来调整细微表情，让动画更加流畅。我国的影视周边市场仍然处于开发阶段，好莱坞和日本动漫在周边制作方面体系已经成型，其中一些周边产品手办和人偶的需求量与日俱增，另外cosplay也有一定的需求量。利用3D打印技术能够快速翻模制作出周边产品，推动影视作品的经济发展。随着3D 技术改变电影道具的制作手法，逐渐发展成熟，价格也有所降低，可以预计3D打印在影视行业的发展和应用也会越来越广泛。对打印材料的选择也会逐渐被人们所重视，除了考虑环保问题也需要考虑到安全性的问题，阅读本书能够对打印使用材料进行充分的掌握，避免不必要的风险，对影视行业也能够起到积极推动的作用。
《材料分析方法》作为工具类教材能够有效为读者提供相关专业知识，可供从事材料科学研究的科技工作者和高等院校有关专业的师生参考。
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