基于3d打印技術(shù)的幼師自制玩具設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)——以皮影類玩具為例

3D打印技術(shù)被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命最具標(biāo)志性的生產(chǎn)工具”，這是一種新型的快速成型技術(shù)，其原理是先將實(shí)體模型分為若干薄層，每次打印材料生成一個(gè)薄層，通過(guò)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(shù)具有高精度、省材料、速度快、個(gè)性化定制等優(yōu)勢(shì)，這為幼兒玩具的個(gè)性化定制提供了諸多裨益。

一、幼師自制玩具現(xiàn)狀分析：

幼師自制的玩具是教師自己制作、非工業(yè)化生產(chǎn)、不用于商業(yè)流通的玩具，是一種教學(xué)或輔助教學(xué)的用品。幼師可根據(jù)教育和幼兒發(fā)展需要, 對(duì)各種材料進(jìn)行分類、加工、改造、組合, 重新進(jìn)行玩具教育因素設(shè)計(jì)。相比商品玩具，兒童對(duì)和幼師共通參與制作的玩具情有獨(dú)鐘。但幼師自制玩具也有很多問(wèn)題。首先是粗糙且易損壞；其次，耗費(fèi)時(shí)間和精力；最后，因技術(shù)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(shù)制作玩具能夠有效解決自制玩具的問(wèn)題。郭力平教授認(rèn)為用3D打印技術(shù)制造兒童玩具有三個(gè)優(yōu)勢(shì)：環(huán)保并且節(jié)省成本；支持創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)；滿足兒童個(gè)性化需求。首先，打印材料聚乳酸為環(huán)保材料，上色采用無(wú)毒顏料（如丙烯和手指畫(huà)等）；其次，玩具的設(shè)計(jì)全部在3D建模軟件上完成，保證玩具的精致性；最后，生產(chǎn)過(guò)程一律由3D打印機(jī)完成，保證了產(chǎn)品生產(chǎn)的便捷性和自動(dòng)化。

二、基于3d打印技術(shù)的卡通皮影玩具設(shè)計(jì)與制作——以卡通皮影為例

皮影戲作為古人智慧的結(jié)晶 ，由于各種原因逐漸衰落，在幼兒園領(lǐng)域少之又少，僅是簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)，在玩具方面很少體現(xiàn)。越來(lái)越多家長(zhǎng)認(rèn)識(shí)到如果孩子沉迷智能手機(jī)等電子產(chǎn)品會(huì)影響孩子成長(zhǎng)，因而會(huì)選擇購(gòu)買(mǎi)玩具鼓勵(lì)孩子在自然環(huán)境中游戲。

運(yùn)用3D打印技術(shù)與皮影藝術(shù)相結(jié)合，制作適合學(xué)前兒童的產(chǎn)品。本研究改變傳統(tǒng)皮影的形式，并把皮影游戲化，是把兒童耳熟能詳?shù)目ㄍ▌?dòng)漫角色和情景實(shí)體化、皮影化，通過(guò)角色扮演體驗(yàn)游戲過(guò)程。

（一）卡通皮影玩具制作流程

1.用手工繪制圖紙，將每個(gè)卡通對(duì)象進(jìn)行肢節(jié)分解，以圖片形式進(jìn)行創(chuàng)作模型。

2.用3D建模軟件設(shè)計(jì)并創(chuàng)作各種各樣的3D模型，用 MAKERBOT專用軟件對(duì)模型進(jìn)行切片處理，生成打印文件。

3.操作3D打印機(jī)，觀測(cè)3D模型狀態(tài)，及時(shí)解決堵頭、斷線、噴頭脫落等問(wèn)題，更換打印耗材，包括線材和平臺(tái)貼膜，打印完成后，用美工刀和鉗子將模型從打印平臺(tái)移除，過(guò)程中要保證不能對(duì)已經(jīng)打印好的模型產(chǎn)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(dòng)打磨筆，打磨棒對(duì)模型進(jìn)行細(xì)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(duì)模型上色。          

（二）基于3D打印技術(shù)的卡通皮影玩具特點(diǎn)

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

2.隨著國(guó)內(nèi)對(duì)外玩具安全和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，促使玩具消費(fèi)者從自身健康和安全考慮出發(fā)對(duì)玩具的質(zhì)量提出更高的要求?；?D打印技術(shù)的卡通皮影所用材料為聚乳酸，所用涂料為可接觸環(huán)保涂料，保證了產(chǎn)品的安全性和環(huán)保性。

3.卡通皮影的四肢和頭部是分別打印的，用金屬絲聯(lián)綴而成，以便表演時(shí)活動(dòng)自如。對(duì)于兒童，一個(gè)卡通皮影人，只需用2-3根竹棍操縱，符合幼兒身心發(fā)展的特點(diǎn)和水平、符合兒童身心發(fā)展的客觀規(guī)律。

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

（三）基于3D打印技術(shù)的卡通皮影玩具玩法

傳統(tǒng)的皮影藝術(shù)，主要再現(xiàn)古代經(jīng)典故事，而本研究中的卡通皮影則根據(jù)兒童喜好，重現(xiàn)經(jīng)典卡通形象，并重構(gòu)動(dòng)畫(huà)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(huà)，構(gòu)建故事情景。演出時(shí)，皮影緊貼屏幕活動(dòng)，人影和五彩繽紛的顏色真切動(dòng)人。皮影道具小，演出方便，且不受場(chǎng)地限制，兒童也不需正規(guī)訓(xùn)練，同時(shí)可以配以適合學(xué)前兒童打擊樂(lè)器和弦樂(lè)。

三、結(jié)語(yǔ)

用3D打印技術(shù)支持幼兒教師自制玩具，可以滿足幼兒和幼師對(duì)玩具個(gè)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(wèn)題丞待解決。首先要求幼兒教師要掌握一定的3D建模技術(shù)，具備較高的信息技術(shù)素養(yǎng)；其次，設(shè)備和材料價(jià)格較為昂貴，桌面級(jí)3D打印機(jī)的打印速度較慢，這提高了打印成本和時(shí)間成本；最后，在制作的過(guò)程中，需要使用銳器打磨，若兒童參與到了制作過(guò)程，有安全隱患。

在這個(gè)講求個(gè)性化和定制化的時(shí)代，幼兒對(duì)玩具的要求越來(lái)越高，3D打印技術(shù)在玩具設(shè)計(jì)與制作領(lǐng)域?qū)?huì)發(fā)揮重要作用。本研究將傳統(tǒng)皮影藝術(shù)與3D打印技術(shù)結(jié)合，將皮影藝術(shù)游戲化和玩具化，3D打印技術(shù)在玩教具領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)行實(shí)踐，僅供參考。

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