快速成型技術與你

POSTED BY DANNY CHOO On 周三 2013/02/06 13:54 JST in 娃娃

今天我們將來看看快速成型技術(Rapid Prototyping)技術 —— 讓你能從3D模型迅速造出實體物品的技術。
這種技術大部份人都能使用,使我們可以創作出可能可以改變世界的東西。

你們都知道 —— 我很喜歡娃娃,所以一直想做一個我們吉祥人物的娃娃。我問了幾家娃娃廠商,但他們都沒興趣 —— 所以我決定自己來開發這條生產線,就像我開發自己品牌的T恤衫一樣 ^^;。

隆重為大家介紹這款我們用快速成型技術製作出來的末永未來。第一次做,覺得做得蠻可愛的 ^^;。

我不太瞭解原因,但韓國有很多BJD(Ball Jointed Doll)製造商。我去年曾到韓國,那時候拜訪了幾家製造商(包括SQLabs),學習到了很多關於娃娃生產的知識。就是在拜訪製造商的時候讓我想要放棄傳統製造,投向CAD製作。很多韓國公司都以CAD (Computer Aided Design/電腦輔助設計)技術製作娃娃。

我首先確定以Iizuki Tasuku-sensei的未來插圖為原型,設計娃娃。比起印製的眼睛,我一般更喜歡這種樹脂(resin)或壓克力(acrylic)製的眼睛。

這個就是未來的全身!這是我第一次製作,所以水平肯定不及專業的娃娃公司 ><。
我還有很多要學習的,包括物質性能、斷點、磨擦計算等等等 —— 但谷歌sensei永遠會指導一面學習一面進步。

最終我們決定以3D技術製作整個娃娃。手工雕刻需要耗時一年左右,而且若需要做出改動,那簡直就是噩夢。

我們用來製作身體部份的軟件是ZBrush —— 一般用來製作電影、遊戲和動畫。非常好用,可以製作出曲綫玲瓏的娃娃身體。
以下是電影《創:光速戰記》以及《阿凡達》中ZBrush的技術使用示範。

完成之後,我們要將身體部份肢解!

拆分過後,我們需要將所有部份調整好,使整個身體可動。我決定將胸部做成了未來尺寸的 ^^;。

之後再將數據導入3D Max做調整,確保整個身體可動。

儘管我很多年前也曾用過3D Max,但這回主要還是我的藝術總監Pinax來操作,我只是負責監督設計、動作和開發流程。

臉部大部份都是以我們製作的morph target自動產生出來的 ^^。圖中的是morph target的一個測試,以兩顆眼睛、兩頰以及嘴巴為主加上一點紋理映射做出來的效果。我們可以手動調整臉部部位的位置,或是輸入數值來調整。

這是我們正在使用morph target —— 左邊的頭是大眼睛版本 ^^;。
從此我們想製作新臉的時候,只需要輸入新的數據,3D Max就會自動做出來 —— 不用再一步步雕塑了!

如果你拍了一張照,然後讓左右臉對稱,你會發覺自己像個外星人一樣。那是因為我們的左右臉並不對稱。其實娃娃也是如此,這就是爲什麽很多電腦生成的娃娃看起來很奇怪。當人們使用3D技術來製作臉部的時候,一般都會直接複製其中一邊臉。

我們的系統則是會讓左右臉有些許不同 —— 就像人一樣。手工雕刻的臉原本就不可能左右臉對稱,但如果你想用3D模型製作,請注意這個小細節!

至於我們的系統 —— 我想免費提供你們下載,讓你們也來製作自己喜歡的娃娃臉。但我得想辦法讓沒有3D Max的朋友也能使用,以現有的技術來弄會直接把我的口袋燒穿。之後你只需將數據打印,然後進行磨平、噴漆以及Face Up。
Face Up是為娃娃臉部上色的術語。

臉部是娃娃最重要的部份。據說80%的買家在決定是否買娃娃的時候最先考慮的會是臉的設計。

既然臉部是最重要的,我們決定提高表面的多邊形數量以確保臉部平滑。

我們直接以骨架來製作手部,這樣一來就不需要重新雕塑 —— 只需做一些移動和改動就可以打印了。

正在使用Netfabb整理數據準備打印。我們散件都必須依據打印機的性能做出調整。

最後將數據保存為STL(STereoLithography)格式。快速成型技術和電腦輔助製造一般都會使用這種格式。

我們使用了Envisiontec Ultra來打印這些部件。以下視頻會詳細為你介紹這種技術。

以下視頻則介紹打印的過程。

圖中手下的那些支撐叫“support structure”。
打印機內的DLP(Digital Light Processing)投影機會將3D模型投射到液體樹脂內。被光照到的液體樹脂會硬化,裡頭的板會往下移動大約0.2mm,然後攝影機再次重複剛剛的過程直到整個模型打印完畢。
由於模型會打印在板上,散件的支撐必須按照模型的重量來制定。更多詳細的打印過程請前往維基百科查看。

打印出來的模型非常滑,但還是不夠滑順。而且如果你仔細觀察大拇指,那裡還是有些皺痕。幸虧樹脂材質的東西可以用砂紙磨平。很多印刷公司(包括Envisiontec)都聲稱打印出來的東西幾乎不需要再做任何後期處理 —— 但從照片中你們會發現事實並非如此。
然而後期工作還是挺簡單的 ^^;。

支撐可以自己動手掰斷 —— 殘留下來的部份可以剪掉或是用砂紙磨掉。

這是小腿。散件越大越重,支撐就越大。

把手組裝好。

每當我們打印3D模型,我們都會盡可能確保大型物體的內部是空的,否則成本會很高 —— 沒有必要掏錢買一些根本看不到的樹脂。只需使用3D Max的Boolean Subtract Command就能輕鬆辦到 —— 以下視頻會詳細解說整個過程。

身體部份,後面的是支撐……

……支撐被我掰斷之後 —— 殘留下來的部份用砂紙磨掉即可。參考一下我以前發的高達教程就能讓表面平滑如嬰兒的肌膚。

這些支撐一般是由硬刷公司加入的。儘管多數3D打印機都不是日本開發的,但日本也有很多3D印刷服務
多數印刷公司都會標明價格。這些散件一共花了我100000 yen左右。

我也找過日本以外的印刷公司,但是大部份都需要去聯繫他們詢問報價。

身體內的支撐比我想像中的還要厚。

處理製成的時候要小心,因為剪斷時碎片可能會到處飛。

我將oppai設計成可以遮蓋胸口和身體之間鏈接的縫隙,這樣一來若穿上比基尼也不會顯得奇怪。這種接合方式也能使娃娃擺出各種姿勢。

這是未來-chan的頭 —— 只需用砂紙磨一下就可以了。

看起來不錯 ^o^。

把所有散件組裝起來。

如果我想改變胸部大小只需要在ZBrush中修改,然後轉換到STL打印。

坐姿。設計娃娃最困難的是要在可動性和美觀性之間取得一個平衡。你認為哪個因素更重要?

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拆開來繼續磨平,然後上底漆。

好亂 ><。

磨砂、上底漆和噴漆過後,我的未來就成了這個樣子了。表面還有些斑點,因為磨砂工作做得不是很好 ><。
眼睛是一個朋友用樹脂做的 —— 我只是提供了參考圖。Face Up也是由另一個朋友代為完成。

現階段我還不能透露什麽,但時機一到我一定會第一時間和你們分享。

這篇文章展示了另一種快速成型技術 —— 拍攝第一季《Culture Japan》的時候做的。

談到了3D技術,正好和你們分享一些我以前用3D Max做的模型。這是我在學了建模、陰影、照明和倒影的基本知識後第一次做的。現在看會覺得有點不好意思,但是凡事總要有個開始 ^^;。

我在大學學的是日語和韓語,所以沒有機會接受正式的電腦訓練。幸好搜索引擎讓我有機會從網上學習如何使用3D Max。

我研究了3D Max一段時間,技術也慢慢進步。

這是我設計的戰鬥機之一 —— 4個內建的引擎讓這架戰鬥機可以行駛到太空中。圖中的戰鬥機正在嘗試逃離雲星爆炸之類的 —— 其中一個引擎被擊落了 ^^;。

我將這艘飛船命名為“V-Clone”,因為這是根據《宇宙巡航艦》系列中的Vic Viper設計的。

這時期,我對於爆炸場面的處理技術相對成熟了一些 —— 你們應該看得出來我很喜歡這種“飛船逃離爆炸,引擎被炸毀”的主題 ^^;。

不按比例 ^^;。

我是那麼喜歡V Clone,有時候還會駕著V Clone回到英國。

這幅圖叫「slipstream」,指的是V Clone正在通過的這個空間 —— 我還記得當時做了很久!
然後有一天就做到了我想要的效果 —— 特別有成就感,直到今天還記得這件事 —— 那是一個陽光明媚的週六早上,就發生在太太叫我到客廳吃午飯之前。

我在很多年前在這個網站分享了我的3D作品,並且製作了一些3D的UI。就是這個作品讓我在Job Dragon獲得了一份工作,之後又被亞馬遜聘為網站管理員。如果我沒有學3D Max或是在網上分享我的作品,那我的人生道路可能和現在完全不同。

我一直鼓勵大家在多餘的時間從網上學習一些新技能并分享出去 —— 這會使你認識新朋友以及獲得意想不到的機會。

那時候我也會分享我3D Max作品的數據 —— 我覺得我也應該分享一下未來-chan娃娃的數據 ^o^。

至於其他縮略圖 —— 很多都是我和太太的電影海報風格圖片 —— 處理這些照片的時候讓我學習到如何使用Photoshop。

網站UI中的3D作品也是我設計的。過了一段時間,網站內容增多,這個介面也不適用了 ><。

話說回來,我想說的是,無論你在學校學的是什麽都不重要 —— 不要再為自己找藉口,網上豐富的資源可以幫助你們學習新技能。一旦學到了新知識,不要羞於展現,和別人分享你的作品肯定會帶來不同的機會。

這篇更新主要是談論3D設計以及快速成型技術 —— 現在你們知道應該使用什麽工具來製作了,不如動手去創作一些可能會改變世界的東西吧。不要依賴別人為你做什麽 —— 自己親自動手做吧!
如果你想大量生產,只要你有數據在手,那就簡單。

如果你需要資金,不妨嘗試集資網站Kickstarter —— 或是像我一樣到餐廳當服務生打工。

頭部後面又能看出我那悲劇般的磨砂技術 ><。
就如我之前提到的 —— 在這方面我還是新手,但每天學習到的經驗會讓我不斷進步。
將未來娃娃做出來花了我們4個月的時間。其實這個開發時間算是相當短的 —— 感謝科技以及我們那位非常棒的藝術總監 ^o^。

但還有一個非常重要的因素 —— 那就是熱忱。如果你真的對某樣事情抱有熱忱,你始終會將其實現的。
即使身邊的人不相信你也沒關係 —— 只要你相信自己便可以。

話說回來,我會一直更新未來-chan娃娃的進度,希望下次出席動漫活動的時候就能帶著她一起前往了 ^o^。

娃娃收藏家們若是有什麽建議想提供,請在以下留言 ^o^。

問:現在你們知道有什麽工具可以使用了 —— 你會想製作什麽呢?