3D打印助力太陽(yáng)馬戲打造《X綺幻之境》大型舞美道具場(chǎng)景

來(lái)源：Stratasys

從2019年7月至今，享譽(yù)國(guó)際的加拿大太陽(yáng)馬戲在亞洲唯一駐場(chǎng)秀于杭州新天地太陽(yáng)劇場(chǎng)上演“X the Land of Fantasy”《X綺幻之境》以來(lái)，持續(xù)收獲好評(píng)如潮，獲得熱烈反響！本篇文章將解密廣州形優(yōu)聯(lián)合太陽(yáng)馬戲舞美團(tuán)隊(duì)部分3D打印技術(shù)應(yīng)用細(xì)節(jié)！

《X綺幻之境》是目前太陽(yáng)馬戲所有演出劇目中，投入創(chuàng)作人員最多、制作費(fèi)用最高、參演陣容最大的一場(chǎng)視覺(jué)盛宴。無(wú)論從舞臺(tái)設(shè)計(jì)、到整體布景搭建，巧妙切換的布景、大幅立體投影等特效組合，使整個(gè)場(chǎng)景有如仙境般虛幻縹緲，配合演出人員高超的藝術(shù)表現(xiàn)力，可稱(chēng)全球馬戲演出的巔峰之作。

而這次舞臺(tái)的核心道具就是這片 420 平米的“森林”，震撼人心的表演效果和絕倫畫(huà)卷就在這片森林上徐徐展開(kāi)。在舞臺(tái)布景的制造和搭建中，加拿大布景團(tuán)隊(duì)碰到的挑戰(zhàn)是，以往舞美道具基本都是靜態(tài)展示，不與演員產(chǎn)生任何接觸，這類(lèi)應(yīng)用無(wú)論是節(jié)省成本的 SLA 還是其它增材減材技術(shù)，完成道具模型構(gòu)建即可，對(duì)材料沒(méi)有太多要求，但太陽(yáng)馬戲的靈魂是運(yùn)動(dòng)中的雜技表現(xiàn)，演員與道具是互動(dòng)和摩擦甚至碰撞的，這需要道具兼具極佳材料性能與制作拼接技巧！


形優(yōu)聯(lián)合太陽(yáng)馬戲的實(shí)現(xiàn)方案
太陽(yáng)馬戲雜技專(zhuān)業(yè)演員穿插運(yùn)動(dòng)在道具場(chǎng)景之中，同時(shí)需要“森林的樹(shù)枝”耐用且輕便，便于布景人員搬運(yùn)與組裝來(lái)快速轉(zhuǎn)化表演場(chǎng)景。最重要的是，3D打印的舞臺(tái)道具必須能承受與表演者的碰撞與摩擦，同時(shí)需要足夠的張力、韌性去面對(duì)快速的沖擊，讓演員在3D打印道具中完成雜技表演。對(duì)道具質(zhì)量的挑戰(zhàn)轉(zhuǎn)變成了對(duì)成型材料和更大成型尺寸減少拼接的技術(shù)要求。

在舞美和道具的供應(yīng)商選擇上，太陽(yáng)馬戲團(tuán)委托了三家不同技術(shù)類(lèi)型的服務(wù)商予以項(xiàng)目響應(yīng)，以交付其中最長(zhǎng)的一根3.7米的“樹(shù)枝”為技術(shù)評(píng)測(cè)標(biāo)底，廣州形優(yōu)科技（形優(yōu)制件社）提供的此測(cè)試樣品一致通過(guò)了加拿大七人小組技術(shù)評(píng)定團(tuán)隊(duì)的全票肯定、確定為全劇場(chǎng)舞美與道具唯一供應(yīng)商！

廣州形優(yōu)科技專(zhuān)注于 3D 打印解決方案 12 年，滿足客戶“從設(shè)計(jì)驗(yàn)證到按需制造”的全流程需求。自營(yíng)亞太區(qū)最大的 Stratasys 打印制造交付中心，配備了超過(guò)50臺(tái) Stratasys 工業(yè)級(jí) 3D 打印機(jī)。為了在搭建時(shí)盡可能還原設(shè)計(jì)師的原稿設(shè)計(jì)，形優(yōu)科技決定采用 Stratasys Fortus 900mc來(lái)打印實(shí)現(xiàn)了舞臺(tái)道具、減少拼接。

“森林”的根部粗壯，采用了 Stratasys 高剛度的 FDM Nylon 12cf （尼龍12加35%長(zhǎng)絲碳纖維）材料進(jìn)行打印，一次成型長(zhǎng)度990mm，這種復(fù)合材料完全替代鋁合金材料，兼顧輕量和堅(jiān)固，適合用于耐磨損耐沖擊且輕量的高性能部件。

中上部位的“森林樹(shù)枝”需要同時(shí)滿足堅(jiān)固并具有柔韌性，形優(yōu)采用 Stratasys 韌性和沖擊強(qiáng)度極佳的 PC-ABS 熱塑材料打印來(lái)滿足這一部件特性。

頂部樹(shù)枝的需求是帶有硬質(zhì)材料需求的同時(shí)，必須保障足夠的輕量化，形優(yōu)采用 Stratasys ABS-M30材料來(lái)應(yīng)對(duì)需求的同時(shí)， 通過(guò)力學(xué)分析與配重設(shè)置，將內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化為蜂窩狀模式，通過(guò)稀疏內(nèi)部來(lái)減重，比加拿大技術(shù)團(tuán)隊(duì)要求的配重要求基礎(chǔ)上，還大大降低了15%，極大的改善了整條樹(shù)枝的軟件模擬配重與應(yīng)力分布！

象征東西方世界的龍鳳印章

ABS+噴漆，穩(wěn)定、堅(jiān)固且耐用，可轉(zhuǎn)動(dòng)，表面光潔度強(qiáng)

廣州形優(yōu)科技總經(jīng)理侯杰介紹道：通過(guò)3D打印進(jìn)行舞臺(tái)設(shè)計(jì)不是什么新的應(yīng)用，但由靜態(tài)展示轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足接觸與碰撞的適用就是成型材料與部件整體長(zhǎng)度的應(yīng)用挑戰(zhàn)，其中還涉及到不同材料的密度配重以及避免應(yīng)力的結(jié)構(gòu)聯(lián)接，但形優(yōu)制件社完成了，并在近半年的訓(xùn)練與正式表演中做到?jīng)]有損壞，這是雙方都極為肯定的技術(shù)展現(xiàn)！

一同參與太陽(yáng)馬戲舞美團(tuán)隊(duì)樣件試驗(yàn)的服務(wù)商采用一些桌面級(jí)或者CNC以及樹(shù)脂類(lèi)打印解決方案，打印了一些測(cè)試樣件。但是在評(píng)審過(guò)程中都出現(xiàn)了材料單一、堅(jiān)固性能不足、形變、韌性不夠、長(zhǎng)度需要拼接多次、內(nèi)部減重方式不理想等，完全不能滿足舞臺(tái)表演的常規(guī)要求。

根據(jù)太陽(yáng)馬戲團(tuán)提出的嚴(yán)苛的使用要求和緊迫的交付時(shí)效，太陽(yáng)馬戲團(tuán)布景項(xiàng)目總監(jiān) Marshall 先生親臨廣州形優(yōu)制件社工廠，進(jìn)行駐場(chǎng)督導(dǎo)。廣州形優(yōu)科技的工程師團(tuán)隊(duì)對(duì)設(shè)計(jì)樣件進(jìn)行分析，決定采用尼龍12加長(zhǎng)絲碳纖、PC-ABS、ABS、TPU等多種材料進(jìn)行制作。

同時(shí)，選擇使用 Stratasys Fortus 900mc 打印機(jī)滿足大尺寸打印，通過(guò)兩次拼接就能達(dá)到規(guī)定的尺寸要求，該設(shè)備長(zhǎng)達(dá)一米的單件制作空間，極大的滿足了裝配便利度與單件最大長(zhǎng)度的要求契合！

在制造過(guò)程中，形優(yōu)科技將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入 Stratasys GrabCAD 軟件，完成打印前數(shù)據(jù)的優(yōu)化。通過(guò)優(yōu)化內(nèi)部應(yīng)力集中區(qū)域，通過(guò)緊密的交叉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)予以緩解，做到既保障近一米長(zhǎng)度樣件的材料性能，也大大改善關(guān)鍵部位的材料應(yīng)力。

另外，Stratasys FDM 技術(shù)特別易于進(jìn)行表面打磨處理，無(wú)論是氣動(dòng)打磨或細(xì)節(jié)部位的手工配合。因?yàn)檎�體樣件堅(jiān)固，不用在后處理環(huán)節(jié)擔(dān)心樣件的損壞，這大大提高了后處理的效率。

廣州形優(yōu)科技還提供一套符合客戶使用要求的測(cè)試方案，無(wú)論跌落、震動(dòng)、沖擊等各個(gè)方面都做了充分考量，通過(guò) 3 米處跌落均毫發(fā)無(wú)損。最終，使用5臺(tái) Stratasys Fortus 900mc按時(shí)、保質(zhì)地交付了所有樣件并通過(guò)了太陽(yáng)馬戲團(tuán)的裝配與性能測(cè)試。

據(jù)侯總介紹，這樣規(guī)模大小和高難度的舞臺(tái)設(shè)計(jì)，如果使用傳統(tǒng)方式加工道具布景，客戶評(píng)估費(fèi)用可能是 3D 打印的 7 倍，將大大超出預(yù)算，并且不能完全保障達(dá)到目前形優(yōu)提供的測(cè)試結(jié)果。 “我們從通過(guò)測(cè)試，到完成整個(gè)交付，大概只花了不到三周時(shí)間，比傳統(tǒng)方法縮短了4倍的時(shí)間，保證了演員的訓(xùn)練時(shí)間。所有演員在上面訓(xùn)練和預(yù)演了 3 個(gè)月，沒(méi)有出現(xiàn)任何問(wèn)題�！�

“作為 3D 打印服務(wù)交付中心，我們部署了能保障規(guī)�；�交付的打印機(jī)數(shù)量，并且 Stratasys 設(shè)備是唯一可以在同一臺(tái)設(shè)備上，通過(guò)更換打印材料倉(cāng)就能夠打印不同材料的設(shè)備，這在業(yè)內(nèi)是獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)勢(shì)，也是保證我們?cè)谶@個(gè)項(xiàng)目上能夠連續(xù)打印幾種不同材料，來(lái)快速實(shí)現(xiàn)了森林布景的制造�！焙羁偺貏e強(qiáng)調(diào)說(shuō)。

“Stratasys 的技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)是所有國(guó)外品牌中規(guī)模最大的，而且從語(yǔ)言溝通上沒(méi)有障礙，給合作伙伴的支持力度非常大。Stratasys 的整個(gè)的培訓(xùn)計(jì)劃、新技術(shù)和新材料的應(yīng)用，都是第一時(shí)間在國(guó)內(nèi)進(jìn)行投放和分享，這是所有其他品牌很難能夠超過(guò)或者比擬的�！�