3D打印的應用非常廣泛：從食品工業(yè)到汽車，它使得創(chuàng)建具有不同形狀和材料的物體成為可能。電影行業(yè)也受益于這項技術的進步。近年來，3D 打印技術的進步使得導演能夠以前所未有的精度和速度設計道具、服裝和布景?！栋⒎策_：水之道》、《鋼鐵俠》、《木偶奇遇記》、 《發(fā)明家》、 《雷神》、《星球大戰(zhàn)：天行者崛起》和《黑豹：永遠的瓦坎達》等主要獲獎作品都廣泛使用了這些技術。這些創(chuàng)新提供了無與倫比的創(chuàng)作自由度和靈活性，這是傳統(tǒng)制造方法無法實現(xiàn)的。我們采訪了電影專業(yè)人士、設計師和打印機制造商，了解 3D 打印在電影行業(yè)的最新進展和用途。

電影世界正經(jīng)歷著不斷的技術變革

電影通常尋求提供極其逼真的服裝和道具，讓觀眾沉浸在動作中，并讓他們成為故事的同謀。為了實現(xiàn)這一目標，電影行業(yè)不斷發(fā)展，采用最新技術來突破可能的界限。這種對現(xiàn)實主義和創(chuàng)新的追求可以追溯到 18 世紀，當時出現(xiàn)了第一批動畫圖像序列。 1895 年，盧米埃爾兄弟標志著一個重大轉折點，他們發(fā)明了一種技術，可以使用單一設備在無聲情況下放映黑白電影。三十二年后，有聲電影的出現(xiàn)開啟了一個新時代，緊隨其后的是彩色電影的出現(xiàn)。如今，除了特效方面的進步外，電影還采用了 3D 打印的創(chuàng)新技術，這正在改變場景、服裝和配飾的創(chuàng)作。

圖1：電影世界在不斷發(fā)展。

Thingergy Inc.（好萊塢領先的特效服裝、道具和化妝制造商）的創(chuàng)始人 Frank Ippolito 證實，在過去五年左右的時間里，幾乎所有制作都使用了 3D 打印機，無論是在片場還是在道具中有時甚至是服裝部門。 Gentle Giant Studios 的技術總監(jiān)杰森·洛佩斯 (Jason Lopes) 指出，近年來最顯著的進步在于可用的材料：“今天，我們擁有更廣泛的材料選擇，這使我們能夠創(chuàng)造柔軟且靈活的物品。用于動畫電子設備的柔性材料、用于高清工具的陶瓷材料，甚至用于制作適應電影布景和主題公園要求的角色的尼龍。 ?

為電影《發(fā)明家》做出貢獻的道具制作師卡洛斯·帕迪拉 (Carlos Padilla)強調，3D 打印現(xiàn)在已成為電影中的重要工具?！敖陙恚圃焐淌勾蛴C變得更加易于使用，使許多小型工作室能夠將這項技術集成到他們的工作流程中，”他解釋道?！按蛴≠|量也大大提高，只需幾個小時即可獲得結果，而以前需要幾天時間并需要多人參與。讓機器在后臺運行是一項真正的資產：它可以節(jié)省時間和材料，同時確保精確生產。這讓我們有時間更多地關注創(chuàng)造力，并降低了原型設計和測試過程中出錯的風險。 ?

3D打印在電影領域有哪些優(yōu)勢？

觀眾對電影的期望越來越高，迫使電影制作者關注每一個細節(jié)，無論是內容還是視覺美學。因此，每個元素，無論是配飾還是一件衣服，都變得很重要。Julia Koerner以其3D打印時裝系列和電影《黑豹》的服裝設計而聞名，她解釋了時裝與3D服裝之間的區(qū)別：“在時裝中，重點首先是穿著和美觀。另一方面，在服裝方面，還必須考慮到故事、演員、布景、后期制作等等。?

生產極其精確到最小細節(jié)的零件可能需要數(shù)天、數(shù)周甚至數(shù)月的工作。傳統(tǒng)的制造技術通常涉及密集的體力勞動，這在為大量角色設計服裝時（例如在整個軍隊的場景中）成為一個重大挑戰(zhàn)。3D打印在這里提供了寶貴的資產，可以快速、忠實地復制模型。因此，設計師可以創(chuàng)建一個獨特的模型，并在短短幾個小時內復制它。

擁有十多年經(jīng)驗的3D設計師、短片《Chase Me》的創(chuàng)作者、電影制片人Gilles-Alexandre Deschaud肯定了這項技術的貢獻：“3D打印允許兩個基本要素事物：在元件制造方面節(jié)省大量時間，節(jié)省資金，并提高質量。3D打印模型的精確度和細節(jié)令人印象深刻，并且可以輕松迭代以改進或修復零件。?由于3D打印依賴于數(shù)字模型，因此它們很容易修改，可以進行連續(xù)調整，而如果使用手工制作的配件，這將非常耗時且昂貴。Jason Lopes還強調了這項技術的速度：“對我們來說，最大的優(yōu)勢是速度和可靠性。對我來說，我們已經(jīng)達到了這樣的程度：這項技術不僅被接受，而且已經(jīng)成為常態(tài)。事實證明，技術和材料的進步在我們的生產流程中具有無價的價值。?

圖2：Gilles-Alexandre Deschaud在電影《追我吧》中使用3D打印制作了2,500多個雕像。

電影院中的3D打印提供了創(chuàng)建原型或打印多個變體以進行比較的可能性，從而保證了極大的靈活性。如果拍攝過程中某個部件損壞，可以快速重新打印。此外，通過簡單的數(shù)字調整，無需等待演員最終選擇，就可以設計出合適的作品。3D打印機相對易于運輸，也允許現(xiàn)場生產，從而避免因運輸必要元件而造成的延誤。

除了前面提到的節(jié)省時間和成本之外，3D打印還提供了設計自由度。它使得生產其他制造方法無法生產的零件成為可能。這種設計自由很大程度上源于可用于3D打印的材料的多樣性。除了美觀之外，這在片場也有實際的優(yōu)勢：通過使用輕質材料并整合空白空間，可以設計出更輕的服裝和配飾，同時仍然保持片場“屏幕”上的宏偉外觀。

卡洛斯·帕迪拉(Carlos Padilla)解釋道：“這是一個很有價值的工具，可以提供很大的實驗自由度，特別是對于原本很難實現(xiàn)的形狀或結構。此外，它可以全天24小時運行來完成多項任務。由于我們主要處理數(shù)字文件，這有助于分散部分團隊的權力，只發(fā)送要打印的文件而不是物理項目。這樣，其他技術人員、美術人員等就可以在同一項目上進行遠程協(xié)作，從而方便了當?shù)夭煌块T之間的交流，以對項目進行驗證、授權和修改。?

圖3：這款頭飾由Julia Koerner設計，如果沒有3D打印就不可能實現(xiàn)。

從模型到成品配飾/服裝

適用于電影世界的3D軟件

與3D打印的許多其他領域一樣，在開始打印過程之前，必須從頭開始或通過3D掃描開發(fā)模型。Jason Lopes曾在Legacy Effects工作多年，他使用Autodesk Maya、Inventor、Fusion 360、Modo和SolidWorks等軟件，其中展示了可用于設計的各種工具。在電影《發(fā)明家》中，卡洛斯·帕迪拉選擇使用達索系統(tǒng)的3D軟件來重新創(chuàng)建發(fā)明家的模型和機器。然而，他也使用Blender，特別是因為它“覆蓋幾乎所有任務的龐大附加組件生態(tài)系統(tǒng)”。他解釋說：“這是將機械結構與雕塑等更“有機”的作品結合起來的絕佳方式。?盡管如此，他有時仍然使用SolidWorks或FreeCAD來完成某些特定任務。對于切片器，它在PrusaSlicer和SuperSlicer之間交替。

Julia Koerner還強調了可用軟件的多樣性，指出可以使用廣泛的程序，這些程序通常用于建筑領域。對于更復雜的設計，它使用自己的算法。

Jason Lopes解釋說，他使用了所有可用的工具，但他的默認工作流程主要包括Maxon ZBrush、Maya、Adobe Substance和Materialise Magics。

使用這些軟件還可以促進更順暢的協(xié)作。Victor Marin是這樣解釋的：“如今，導演更容易闡明概念，有時還可以通過3D打印概念藝術來繪制設計。這不僅可以幫助導演，也可以幫助攝像師直觀地了解光線與房間的相互作用。在前期制作期間投入時間和金錢比在制作開始后浪費時間和金錢要好。?

3D掃描在電影制作中的作用

“在為演員設計服裝或道具時，數(shù)字化發(fā)揮著關鍵作用。對身體或頭部進行掃描，并使用該數(shù)據(jù)圍繞演員的實際比例進行設計。然后，您可以使用這些數(shù)據(jù)以低分辨率進行3D打印，或者將其加工成泡沫，以驗證打印組件的貼合度，從而可以在親自完成最終貼合之前更快地為演員制造這些組件，”Jason解釋道。洛佩斯(Lopes)最著名的是使用3D打印設計和制造了著名的鋼鐵俠戰(zhàn)衣。

3D掃描展示了如何使用詳細且定制的3D打印。3D掃描儀可以提供更準確的結果，而不是手動進行測量。Frank Ippolito確認在他的工作室中使用了3D掃描儀：“我們有多種用于數(shù)據(jù)收集的設備，例如Artec Eva和Artec Spider等手動3D掃描儀。?他還使用攝影測量來完成這個過程。

哪種打印技術最適合電影制作？

哪種3D打印機最適合電影制作以及每種型號用于哪些項目并不總是那么明顯。正如英國voxeljet董事總經(jīng)理James Reeves所指出的，電影行業(yè)是“一個非常隱秘的行業(yè)”。預算在這些選擇中起著決定性作用。例如，Gilles-Alexandre Deschaud最初出于成本原因考慮使用FDM打印機，但由于Formlabs公司的眾籌，最終選擇了Form 1。據(jù)他介紹，這款打印機采用SLA技術，即使對于小零件，也能提供更好的質量。當時，只能使用灰色、透明或黑色材料進行打印，但從那時起，現(xiàn)在可以使用多種顏色的許多樹脂。

如今，使用液體樹脂的3D技術越來越多地出現(xiàn)在電影布景中。所創(chuàng)作的作品通常較小，非常適合制作服裝，制作速度快且非常逼真。Carlos Padilla證實了這一趨勢：“根據(jù)工作室的不同，通常使用樹脂3D打印機制造的零件，或者在像Laika這樣的大型工作室中，使用高品質打印機制造的零件?！彪娪啊栋l(fā)明家》使用了兩種3D打印技術。Carlos Padilla解釋說，一些主要角色的腳部選擇了金屬3D打印，而獅子則使用了FDM打印機和ABS線材，因為這種材料堅固耐用，足以承受片場長時間的拍攝。

除了Formlabs之外，制造商Stratasys在電影3D打印領域也越來越多地被提及。例如，在獲得金球獎提名的動畫電影《連線先生》中，采用了PolyJet技術的Stratasys J750被用來實現(xiàn)寬色域打印。設計師Julia Koerner使用這款打印機的最新版本J750 TM，她使用它直接在織物上進行打印，而不是將3D打印部件與織物組裝在一起。Julia Koerner解釋道：“這在便攜性、功能性和色彩美學方面開辟了新的設計可能性?！?/span>

圖4：現(xiàn)在可以打印紡織品。（照片來源：朱莉婭·科爾納）

Frank Ippolito解釋說，除了3D打印機之外，他的公司還使用CNC機器。目前，它擁有約三十臺3D打印機，品牌包括Markforged、Prusa、Raise3D、3DP、Peopoly和Phrozen等。他通過具體說明來證明這一選擇的合理性：“在快速發(fā)展的電視和電影行業(yè)中，我們需要有效的解決方案。大多數(shù)打印服務提供商都太貴或太慢而無法滿足我們的需求。因此，我們希望盡可能在內部完成?！盝ason Lopes介紹了他使用的技術：“我們的創(chuàng)新實驗室配備了寬幅SLA、DLP（Nexa XiP和XiP Pro）、Mimaki彩色打印、MJP、桌面SLA和MJP以及FFF”。

后處理

在電影行業(yè)中，3D打印模型和道具的后處理對于保證電影最終的視覺質量非常重要。正如Victor Marin解釋的那樣，“在發(fā)送打印之前有必要準備好網(wǎng)格，并且根據(jù)所使用的技術（FDM、樹脂等），可能有必要對零件進行返工。有時，這涉及以傳統(tǒng)方式打磨或塑造某些部件。盡管3D打印機制造商每年都在努力改進其機器以生產更高質量的打印件，但通常仍然需要清潔和再處理。Jason Lopes甚至指出，后處理占據(jù)了高達99%的制造時間。此過程包括移除支撐結構、清潔模型和平滑表面。此外，可能需要手動繪制某些部件以添加額外的細節(jié)。

3D打印在電影領域面臨的挑戰(zhàn)

前面提到的后處理時間給電影行業(yè)的3D打印帶來了重大挑戰(zhàn)。除了所需的時間（這是電影制作的關鍵因素）之外，這一過程還產生高昂的勞動力成本。許多服裝和道具的制造需要大量的體力勞動。Gilles-Alexandre Deschaud在他的短片《Chase Me》中，每個額外花20分鐘進行后期處理，總計超過800小時。Julia Koerner也強調了這些困難：“挑戰(zhàn)在于設計和合作通常需要很長時間。有些合作伙伴在最后一刻才聯(lián)系我，低估了設計開發(fā)所需的預算。”

圖5：《林克先生》是最早使用3D打印的電影之一（照片來源：LAIKA）

此外，配飾不僅要美觀，還要耐用。Frank Ippolito指出，“一些較舊的3D打印技術生產的部件強度不足以用于特技表演，如果演員掉落，它們就會損壞?！边@就是為什么他贊成使用以碳纖維增強的尼龍基材料。他還提到，有些尖端技術可能非常有用，但由于成本原因往往難以獲得。弗蘭克·伊波利托(Frank Ippolito)表示，主要障礙在于時間和預算：解決方案必須快速并適應日益緊張的生產預算。

對于Jason Lopes來說，主要挑戰(zhàn)仍然是成本和時間：“材料的價格通常是創(chuàng)新的障礙，尤其是在最終確定之前需要多次迭代的復雜設計中。?他還提到了另一個主要障礙，即時間：“當打印機發(fā)生故障時，技術人員能夠在現(xiàn)場進行維修非常重要，因為我們不能總是自己解決問題。此外，我們的大部分數(shù)據(jù)無法向外發(fā)送，因此最大限度地提高可用性對于滿足緊迫的生產期限至關重要。?

電影行業(yè)3D打印的另一個主要挑戰(zhàn)在于理解和采用該技術。Jason Lopes解釋道：“大多數(shù)娛樂公司不使用專用于3D打印的軟件。這使得理解用于屏幕或數(shù)字媒體的數(shù)字資產及其對增材制造的適應變得困難。這個過程可能很復雜，但最終沒有更好的方法來確保從概念到現(xiàn)實的最佳工作流程?！?/span>

未來3D打印會取代電影世界的傳統(tǒng)制作流程嗎？

3D打印已經(jīng)在許多屢獲殊榮的創(chuàng)新電影項目中發(fā)揮了關鍵作用，并且很可能繼續(xù)成為未來制作中的一項資產。然而，工作室和印刷商無法提供有關未來項目的具體信息。我們想知道3D打印是否不僅是制作服裝和配飾的工具，而且由于其靈活性和設計自由度，它可以取代其他傳統(tǒng)工藝?？梢钥隙ǖ氖?，通常由技術進步塑造的電影世界也能夠利用這些創(chuàng)新。

Gilles-Alexandre Deschaud堅信3D打印在電影領域的未來是有保障的：“3D打印在電影行業(yè)已經(jīng)無所不在。無論是在定格動畫電影中，還是在美國大片中，它都被廣泛用于道具和布景的創(chuàng)作。但它的作用不僅限于此：它還從設計階段進行干預，以驗證個性化原型或概念。顯然，3D打印已經(jīng)成為未來電影不可或缺的一部分。”

Victor Marin認為，3D技術將在未來發(fā)揮越來越重要的作用，因為模型的數(shù)字創(chuàng)建和3D掃描使得工作速度比手動方法快得多。然而，他主張采用一種將兩個過程結合起來的方法，并警告不要完全放棄傳統(tǒng)技術：“例如，如果你必須創(chuàng)建一個雕像，那么調整大小、調整比例甚至只需點擊幾下就可以更容易地改變姿勢。使用3D掃描儀也非常有益，因為它可以讓您通過掃描生成極其精確的模型。3D技術已經(jīng)證明了自己，但重要的是不要忽視傳統(tǒng)方法。”

朱莉婭·科納(Julia Koerner)也主張合并這兩種方法。她將3D打印視為一種補充設計工具，提供了創(chuàng)建傳統(tǒng)制造方法無法實現(xiàn)或以前根本不存在的復雜結構的可能性。在她的創(chuàng)作中，她努力將傳統(tǒng)與創(chuàng)新結合起來，將這兩種技術融入到她的時裝設計中。

編譯整理：3dnatives