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形優實現太陽馬戲——國內最大舞美道具場景

從2019年7月至今,享譽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,持續收獲好評如潮,獲得熱烈反響!本篇文章將解密廣州形優聯合太陽馬戲舞美團隊部分3D打印技術應用細節!
 


《X綺幻之境》是目前太陽馬戲所有演出劇目中,投入創作人員最多、制作費用最高、參演陣容最大的一場視覺盛宴。無論從舞臺設計、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,使整個場景有如仙境般虛幻縹緲,配合演出人員高超的藝術表現力,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,加拿大布景團隊碰到的挑戰是,以往舞美道具基本都是靜態展示,不與演員產生任何接觸,這類應用無論是節省成本的 SLA 還是其它增材減材技術,完成道具模型構建即可,對材料沒有太多要求,但太陽馬戲的靈魂是運動中的雜技表現,演員與道具是互動和摩擦甚至碰撞的,這需要道具兼具極佳材料性能與制作拼接技巧!
 

形優聯合太陽馬戲的實現方案

 
太陽馬戲雜技專業演員穿插運動在道具場景之中,同時需要“森林的樹枝”耐用且輕便,便于布景人員搬運與組裝來快速轉化表演場景。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。對道具質量的挑戰轉變成了對成型材料和更大成型尺寸減少拼接的技術要求。
 
在舞美和道具的供應商選擇上,太陽馬戲團委托了三家不同技術類型的服務商予以項目響應,以交付其中最長的一根3.7米的“樹枝”為技術評測標底,廣州形優科技(形優制件社)提供的此測試樣品一致通過了加拿大七人小組技術評定團隊的全票肯定、確定為全劇場舞美與道具唯一供應商!
 
廣州形優科技專注于 3D 打印解決方案 12 年,滿足客戶“從設計驗證到按需制造”的全流程需求。自營亞太區最大的 Stratasys 打印制造交付中心,配備了超過50臺 Stratasys 工業級 3D 打印機。
 
為了在搭建時盡可能還原設計師的原稿設計,形優科技決定采用 Stratasys Fortus 900mc來打印實現了舞臺道具、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)材料進行打印,一次成型長度990mm,這種復合材料完全替代鋁合金材料,兼顧輕量和堅固,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”需要同時滿足堅固并具有柔韌性,形優采用 Stratasys 韌性和沖擊強度極佳的 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材料需求的同時,必須保障足夠的輕量化,形優采用 Stratasys ABS-M30材料來應對需求的同時, 通過力學分析與配重設置,將內部結構優化為蜂窩狀模式,通過稀疏內部來減重,比加拿大技術團隊要求的配重要求基礎上,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力分布!

 

象征東西方世界的龍鳳印章

 

ABS+噴漆,穩定、堅固且耐用,可轉動,表面光潔度強

 

皇冠
 

TPU 材料打印,高伸長率,優越的韌性和充分的設計自由度

 

龍/鳳權仗
 

ABS+噴漆,堅固耐用,永不變形

 

舞臺電纜連接小件
 

高透光舞美部件,內部無SLA技術慣有的氣泡、也不會因為長時間的聚光燈照射而出現發黃和材料軟化

 

 

尼龍 12cf 材料,低摩擦系數和耐磨,減輕重量

 
廣州形優科技總經理侯杰介紹道:通過3D打印進行舞臺設計不是什么新的應用,但由靜態展示轉變為滿足接觸與碰撞的適用就是成型材料與部件整體長度的應用挑戰,其中還涉及到不同材料的密度配重以及避免應力的結構聯接,但形優制件社完成了,并在近半年的訓練與正式表演中做到沒有損壞,這是雙方都極為肯定的技術展現!
 
一同參與太陽馬戲舞美團隊樣件試驗的服務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了材料單一、堅固性能不足、形變、韌性不夠、長度需要拼接多次、內部減重方式不理想等,完全不能滿足舞臺表演的常規要求。
 
根據太陽馬戲團提出的嚴苛的使用要求和緊迫的交付時效,太陽馬戲團布景項目總監 Marshall 先生親臨廣州形優制件社工廠,進行駐場督導。廣州形優科技的工程師團隊對設計樣件進行分析,決定采用尼龍12加長絲碳纖、PC-ABS、ABS、TPU等多種材料進行制作。
 

 
同時,選擇使用 Stratasys Fortus 900mc 打印機滿足大尺寸打印,通過兩次拼接就能達到規定的尺寸要求,該設備長達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,形優科技將設計數據直接導入 Stratasys GrabCAD 軟件,完成打印前數據的優化。通過優化內部應力集中區域,通過緊密的交叉網狀結構予以緩解,做到既保障近一米長度樣件的材料性能,也大大改善關鍵部位的材料應力。
 
另外,Stratasys FDM 技術特別易于進行表面打磨處理,無論是氣動打磨或細節部位的手工配合。因為整體樣件堅固,不用在后處理環節擔心樣件的損壞,這大大提高了后處理的效率。
 
廣州形優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、沖擊等各個方面都做了充分考量,通過 3 米處跌落均毫發無損。
 
最終,使用5臺 Stratasys Fortus 900mc按時、保質地交付了所有樣件并通過了太陽馬戲團的裝配與性能測試。
 

 
據侯總介紹,這樣規模大小和高難度的舞臺設計,如果使用傳統方式加工道具布景,客戶評估費用可能是 3D 打印的 7 倍,將大大超出預算,并且不能完全保障達到目前形優提供的測試結果。 “我們從通過測試,到完成整個交付,大概只花了不到三周時間,比傳統方法縮短了4倍的時間,保證了演員的訓練時間。所有演員在上面訓練和預演了 3 個月,沒有出現任何問題。”
 
“作為 3D 打印服務交付中心,我們部署了能保障規模化交付的打印機數量,并且 Stratasys 設備是唯一可以在同一臺設備上,通過更換打印材料倉就能夠打印不同材料的設備,這在業內是獨一無二的優勢,也是保證我們在這個項目上能夠連續打印幾種不同材料,來快速實現了森林布景的制造。”侯總特別強調說。
 
“Stratasys 的技術支持團隊是所有國外品牌中規模最大的,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 的整個的培訓計劃、新技術和新材料的應用,都是第一時間在國內進行投放和分享,這是所有其他品牌很難能夠超過或者比擬的。”
 

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