3D打印助力太陽馬戲打造《X綺幻之境》大型舞美道具場景

來源：Stratasys

從2019年7月至今，享譽(yù)國際的加拿大太陽馬戲在亞洲唯一駐場秀于杭州新天地太陽劇場上演“X the Land of Fantasy”《X綺幻之境》以來，持續(xù)收獲好評如潮，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視覺盛宴。無論從舞臺設(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，可稱全球馬戲演出的巔峰之作。

而這次舞臺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卷就在這片森林上徐徐展開。在舞臺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，這類應(yīng)用無論是節(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，對材料沒有太多要求，但太陽馬戲的靈魂是運(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)合太陽馬戲的實(shí)現(xiàn)方案
太陽馬戲雜技專業(yè)演員穿插運(yùn)動(dòng)在道具場景之中，同時(shí)需要“森林的樹枝”耐用且輕便，便于布景人員搬運(yùn)與組裝來快速轉(zhuǎn)化表演場景。最重要的是，3D打印的舞臺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、韌性去面對快速的沖擊，讓演員在3D打印道具中完成雜技表演。對道具質(zhì)量的挑戰(zhàn)轉(zhuǎn)變成了對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，太陽馬戲團(tuán)委托了三家不同技術(shù)類型的服務(wù)商予以項(xiàng)目響應(yīng)，以交付其中最長的一根3.7米的“樹枝”為技術(shù)評測標(biāo)底，廣州形優(yōu)科技（形優(yōu)制件社）提供的此測試樣品一致通過了加拿大七人小組技術(shù)評定團(tuán)隊(duì)的全票肯定、確定為全劇場舞美與道具唯一供應(yīng)商！

廣州形優(yōu)科技專注于 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。自營亞太區(qū)最大的 Stratasys 打印制造交付中心，配備了超過50臺 Stratasys 工業(yè)級 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來打印實(shí)現(xiàn)了舞臺道具、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%長絲碳纖維）材料進(jìn)行打印，一次成型長度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 熱塑材料打印來滿足這一部件特性。

頂部樹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材料來應(yīng)對需求的同時(shí)， 通過力學(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，通過稀疏內(nèi)部來減重，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3D打印進(jìn)行舞臺設(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)商采用一些桌面級或者CNC以及樹脂類打印解決方案，打印了一些測試樣件。但是在評審過程中都出現(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，完全不能滿足舞臺表演的常規(guī)要求。

根據(jù)太陽馬戲團(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)行駐場督導(dǎo)。廣州形優(yōu)科技的工程師團(tuán)隊(duì)對設(shè)計(jì)樣件進(jìn)行分析，決定采用尼龍12加長絲碳纖、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，通過兩次拼接就能達(dá)到規(guī)定的尺寸要求，該設(shè)備長達(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度的要求契合！

在制造過程中，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。通過優(yōu)化內(nèi)部應(yīng)力集中區(qū)域，通過緊密的交叉網(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試方案，無論跌落、震動(dòng)、沖擊等各個(gè)方面都做了充分考量，通過 3 米處跌落均毫發(fā)無損。最終，使用5臺 Stratasys Fortus 900mc按時(shí)、保質(zhì)地交付了所有樣件并通過了太陽馬戲團(tuán)的裝配與性能測試。

據(jù)侯總介紹，這樣規(guī)模大小和高難度的舞臺設(shè)計(jì)，如果使用傳統(tǒng)方式加工道具布景，客戶評估費(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)提供的測試結(jié)果。 “我們從通過測試，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，沒有出現(xiàn)任何問題�！�

“作為 3D 打印服務(wù)交付中心，我們部署了能保障規(guī)模化交付的打印機(jī)數(shù)量，并且 Stratasys 設(shè)備是唯一可以在同一臺設(shè)備上，通過更換打印材料倉就能夠打印不同材料的設(shè)備，這在業(yè)內(nèi)是獨(dú)一無二的優(yōu)勢，也是保證我們在這個(gè)項(xiàng)目上能夠連續(xù)打印幾種不同材料，來快速實(shí)現(xiàn)了森林布景的制造�！焙羁偺貏e強(qiáng)調(diào)說。

“Stratasys 的技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)是所有國外品牌中規(guī)模最大的，而且從語言溝通上沒有障礙，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)間在國內(nèi)進(jìn)行投放和分享，這是所有其他品牌很難能夠超過或者比擬的�！�