基于3d打印技術的幼師自制玩具設計與實現——以皮影類玩具為例

3D打印技術被譽為“第三次工業革命最具標志性的生產工具”，這是一種新型的快速成型技術，其原理是先將實體模型分為若干薄層，每次打印材料生成一個薄層，通過塑料或粉末狀金屬等可粘合材料，層層疊加生成物體。3D打印技術具有高精度、省材料、速度快、個性化定制等優勢，這為幼兒玩具的個性化定制提供了諸多裨益。

一、幼師自制玩具現狀分析：

幼師自制的玩具是教師自己制作、非工業化生產、不用于商業流通的玩具，是一種教學或輔助教學的用品。幼師可根據教育和幼兒發展需要, 對各種材料進行分類、加工、改造、組合, 重新進行玩具教育因素設計。相比商品玩具，兒童對和幼師共通參與制作的玩具情有獨鐘。但幼師自制玩具也有很多問題。首先是粗糙且易損壞；其次，耗費時間和精力；最后，因技術和能力所限，幼師自制的玩具不夠精致，缺乏吸引力。

基于3D打印技術制作玩具能夠有效解決自制玩具的問題。郭力平教授認為用3D打印技術制造兒童玩具有三個優勢：環保并且節省成本；支持創意變成現實；滿足兒童個性化需求。首先，打印材料聚乳酸為環保材料，上色采用無毒顏料（如丙烯和手指畫等）；其次，玩具的設計全部在3D建模軟件上完成，保證玩具的精致性；最后，生產過程一律由3D打印機完成，保證了產品生產的便捷性和自動化。

二、基于3d打印技術的卡通皮影玩具設計與制作——以卡通皮影為例

皮影戲作為古人智慧的結晶 ，由于各種原因逐漸衰落，在幼兒園領域少之又少，僅是簡單認識，在玩具方面很少體現。越來越多家長認識到如果孩子沉迷智能手機等電子產品會影響孩子成長，因而會選擇購買玩具鼓勵孩子在自然環境中游戲。

運用3D打印技術與皮影藝術相結合，制作適合學前兒童的產品。本研究改變傳統皮影的形式，并把皮影游戲化，是把兒童耳熟能詳的卡通動漫角色和情景實體化、皮影化，通過角色扮演體驗游戲過程。

（一）卡通皮影玩具制作流程

1.用手工繪制圖紙，將每個卡通對象進行肢節分解，以圖片形式進行創作模型。

2.用3D建模軟件設計并創作各種各樣的3D模型，用 MAKERBOT專用軟件對模型進行切片處理，生成打印文件。

3.操作3D打印機，觀測3D模型狀態，及時解決堵頭、斷線、噴頭脫落等問題，更換打印耗材，包括線材和平臺貼膜，打印完成后，用美工刀和鉗子將模型從打印平臺移除，過程中要保證不能對已經打印好的模型產生損傷。

4.模型打印完成后，需要用粗磨工具(鑷子和筆刀等)，去除模型的支架和底座上多余的邊角料，粗磨完成后，再用砂紙、電動打磨筆，打磨棒對模型進行細磨和拋光。

5.模型上色：先用鉛筆描繪顏色邊界，確定上色效果，用模型專用上色工具和顏料對模型上色。          

（二）基于3D打印技術的卡通皮影玩具特點

1.在色彩、造型等外觀因素上受到幼兒喜愛，皮影玩具色彩鮮艷、栩栩如生，學前兒童可對卡通皮影的顏色自由搭配。

2.隨著國內對外玩具安全和環保標準的不斷提高，促使玩具消費者從自身健康和安全考慮出發對玩具的質量提出更高的要求。基于3D打印技術的卡通皮影所用材料為聚乳酸，所用涂料為可接觸環保涂料，保證了產品的安全性和環保性。

3.卡通皮影的四肢和頭部是分別打印的，用金屬絲聯綴而成，以便表演時活動自如。對于兒童，一個卡通皮影人，只需用2-3根竹棍操縱，符合幼兒身心發展的特點和水平、符合兒童身心發展的客觀規律。

4.由于3D打印技術具有較高的精度且為增材制造，本產品不用剔除邊角料，提高了材料的利用率，并且產品的廢品率較低。

（三）基于3D打印技術的卡通皮影玩具玩法

傳統的皮影藝術，主要再現古代經典故事，而本研究中的卡通皮影則根據兒童喜好，重現經典卡通形象，并重構動畫故事。演皮影的屏幕，是用一塊1平方米大小的白紗布做成，教師可以在屏幕上粘貼道具或者繪畫，構建故事情景。演出時，皮影緊貼屏幕活動，人影和五彩繽紛的顏色真切動人。皮影道具小，演出方便，且不受場地限制，兒童也不需正規訓練，同時可以配以適合學前兒童打擊樂器和弦樂。

三、結語

用3D打印技術支持幼兒教師自制玩具，可以滿足幼兒和幼師對玩具個性化的需求，也極大的提升了自制玩具的精致度，但也有很多問題丞待解決。首先要求幼兒教師要掌握一定的3D建模技術，具備較高的信息技術素養；其次，設備和材料價格較為昂貴，桌面級3D打印機的打印速度較慢，這提高了打印成本和時間成本；最后，在制作的過程中，需要使用銳器打磨，若兒童參與到了制作過程，有安全隱患。

在這個講求個性化和定制化的時代，幼兒對玩具的要求越來越高，3D打印技術在玩具設計與制作領域將會發揮重要作用。本研究將傳統皮影藝術與3D打印技術結合，將皮影藝術游戲化和玩具化，3D打印技術在玩教具領域應用進行實踐，僅供參考。

本文來源：《魅力中國》：http://www.007hgw.com/w/wy/25805.html