1.3 现阶段3D打印的流程
虽然3D打印的成型原理各有不同,但最终打印成品的流程却基本是一致的。而且对于创业者来说,成型原理可以不了解,但打印的流程却必须清楚,因为这直接关系到一笔生意能不能接、接了是赚还是赔的问题。3D打印流程如图1-17所示。
图1-17 3D打印工作流程
具体可以划分为3个阶段:数据源(该阶段又可细分为模型设计与切片阶段)、打印、后期加工。以下分别进行介绍。
1.3.1 模型设计
模型设计是3D打印的初始阶段,也是整个打印的灵魂所在。只有好的模型设计,才会具有市场。否则不论模型拥有多么精细的外观表面,如果它不符合消费者的购买意愿,那对创业者来说它也是没有多大意义的东西。因此获得一个满足消费者意愿的模型,无疑是所有创业者的头等大事。这一步做成了,生意就成功了一半。
而获得模型的方法总体来说有3种:自己用软件设计、扫描仪扫描、论坛下载。以下进行分别介绍。
这是最普遍的一种模型获得方式,也是最为廉价的一种,你只需掌握一门建模软件,便能独立创建模型。3D打印面世之初,所打出来的噱头就是“私人定制”,根据消费者的设想,来设计出他们所要的模型,并最终打印出来完成交易,是目前3D打印主要的盈利方式。
而建模软件五花八门,消费者的想象又是各种各样的,其实并不是每一种建模软件都能建立出符合消费者意愿的模型。这是被很多创业者所忽视的一点。举个例子来说,如果小明想做一个小发动机,你用3ds Max来建模,就肯定不行;而小红想要一个动画电影中的角色公仔,你用SolidWorks来做就肯定做不好。这样的事例还有很多,但这并非是设计者本人的实力不够,而是软件自身的功能所限。正所谓“尺有所短,寸有所长”,根据不同的消费者去选择最合适的建模软件,也是创业者需要重视的问题之一。
以下便从3D打印的角度介绍几种主流的建模软件。
□ 3ds Max
该软件本身的定位是三维动画的渲染和制作。具有强大的渲染功能,如果用来建模也可以做出人物、动物等相当不规则的模型。由于是用来做动画的,所以可根据设计意图调整模型到所需的动作形态,这是一大优势。尺寸精度不高,无法获得确切的尺寸,达不到工业标准。建模操作比较简单,上手有一定难度,主要用于建筑动画和室内设计。常见的3ds Max模型如图1-18所示。
图1-18 3ds Max模型
总结:建模—A;精度—C;操作难度—C;用于3D打印—B。
□ Maya
Autodesk公司出产的顶级三维动画软件。渲染出来的图片可达到电影级,众多电影特效就是利用Maya制作出来的,建模方面也曾建立过电影中的诸多科幻角色(如异形、木乃伊等)。Maya建模精细度比3ds Max高,但操作难度却大了很多。用作3D打印并不合适,主要还是用于影视方面。Maya模型示例如图1-19所示。
图1-19 Maya模型
总结:建模—S;精度—B;操作难度—A;用于3D打印—D。
□ ZBrush
ZBrush是一款数字雕刻和绘画软件,它以强大的功能和直观的工作流程彻底改变了整个三维行业。由于ZBrush能够雕刻高达10亿个多边形的模型,所以说限制只取决于设计师自身的想象力。而且ZBrush可以轻易塑造出皱纹、发丝、青春痘、雀斑之类的皮肤细节,包括这些微小细节的凹凸模型和材质,因此在打印3D人像方面具有卓越的表现,也是目前3D打印照相馆的主要建模和修复工具。总体来说,其和Maya相当,但相对上手容易。主要用于游戏设计方面,ZBrush建模示例如图1-20所示。
图1-20 ZBrush模型
总结:建模—S;精度—B;操作难度—A;用于3D打印—B(打印人像必备)。
□ AutoCAD
经典的二维设计软件,国际上最流行的绘图工具,10家工厂有9家使用AutoCAD绘图。AutoCAD简单易学,用途广泛,在机械、工业、建筑、服装、电子、园林、化工等行业均有不俗表现,但这些都主要是用作绘制二维图。AutoCAD的三维方面历来为人诟病,虽然高版本AutoCAD在三维方面有所提升,但表现还是差强人意。由于是一款经典的工程绘图软件,它在精度方面还是无可比拟的,用于绘制一些简单的模型,如块体、圆柱体等还是没问题的。AutoCAD绘制的模型如图1-21所示。
图1-21 AutoCAD模型
总结:建模—C;精度—A;操作难度—E;用于3D打印—C。
□ SolidWorks
SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统,也是近年来用户人数上升最快的建模软件。SolidWorks界面友好,简单易用,所具备的功能模块也十分强大,无论是建模、渲染,还是仿真,效果都相当令人满意。尤其是SolidWorks的装配功能,是同类软件中最为便捷的,所以结合其工程类软件的特点,常常用来打印一些简单的机械装配体,如发动机、齿轮、玩具汽车等。目前主要应用于机械设计,尤其是非标设计。SolidWorks建模示例如图1-22所示。
总结:建模—B;精度—A;操作难度—C;用于3D打印—B。
图1-22 SolidWorks模型
提示:SolidWorks 2015直接在软件中增加了“3D打印”模块,可以直接对模型进行分层,而不需要借助第三方软件。
□ UG
UG是一款功能极为强大的三维建模软件,主要用于工业,尤其是模具行业。相比于同类的工程设计软件,UG在曲面造型方面要强于SolidWorks,而在装配上略有不及;对比Creo,UG的界面更为友好,更易于上手,但是在产品造型的编辑与修改上要稍逊一筹。由于模具行业差不多是“制造万物”的行业,因此它的主要软件UG也几乎可以说能够建立任何物体的三维模型,事实上也确实如此。UG具有十分强大的功能模块和各种造型命令,能够建立起各种复杂的模型,而且能保证它们的精度和完整性。如果需要打印一些水杯、笔筒或其他拥有顺滑曲面、设计感很强的模型,用UG建模是一个不错的选择。UG建模示例如图1-23所示。
图1-23 UG模型
总结:建模—B;精度—A;操作难度—B;用于3D打印—A。
□ Creo
即以前的Pro/E,升级之后改称Creo。Creo同样是一款用于机械上的建模软件,大体上与UG差不多,但是由于众多的实体编辑命令,使其在产品造型方面要比UG方便。不过Creo复杂的命令系统与界面组成,也大大提高了用户操作和学习的难度。打印范围与UG类似,Creo建模如图1-24所示。
图1-24 Creo模型
总结:建模—B;精度—A;操作难度—A;用于3D打印—A。
□ Rhino(犀牛)
Rhino,中文名称“犀牛”,是一款超强的三维建模工具,大小才几十兆,硬件要求也很低。不过不要小瞧它,它包含了所有的NURBS曲面建模功能,用它建模感觉非常流畅,所以大家经常用它来建模,然后导出高精度模型给其他三维软件使用。“犀牛”差不多可以看成是AutoCAD三维建模的加强版,这是它的优点也是缺点:好处就是操作直观,简洁明了,上手很快;坏处就是修改不易,因为它不像UG、Creo一样是参数化的软件。在以前“犀牛”常被用作产品的外观设计,不像UG与生产息息相关,但现在由于3D打印机的出现,仅有外观模型便可以生成实物,也算是解放了“犀牛”的造型能力。非常适合用来创建一些复杂的曲面模型,如汽车、飞机、轮船等。犀牛建模示例如图1-25所示。
图1-25 Rhino模型
总结:建模—A;精度—B;操作难度—C;用于3D打印—A。
以上就是几种目前常见的建模软件。创业者可以结合自身专业和学识能力,去学习其中的一种。如果所有的软件都去建立一个共同的模型,那最后的效果在我们看来肯定大同小异,但是对于计算机来说,却并非如此。简而言之,不同软件建立出来的模型,其算法也不一样,而对于3D打印来说,建模最好还是以三维CAD软件为主(SolidWorks、UG、Rhino等),因为其模型精度,以及与3D打印机的结合度都比较高。只有模型本身的数据更加严谨、合理、精确,这样才有助于拿到最后满意的产品。
虽然软件建模能够创建出绝大部分的模型,但还是有一定的局限性,例如人像、宠物之类的模型就很难创建。而如果是特定的某人某物,那几乎只能望“像”兴叹了。
如果是这种情况,就可以直接通过扫描仪来获得准确的数字模型,然后再付诸打印。目前3D人像馆就是通过这种方法来获取真人数字模型的。目前,市场上的手持扫描仪最低售价3万元左右,而贵的在十万元到数百万元不等。如3D记梦馆主推的扫描仪就是国外进口的Artec Eva 3D手持扫描仪(如图1-26所示),售价约15万元,高端的如Creaform公司出产的扫描仪售价约40万元(如图1-27所示)。其操作方法是让客户站在一个旋转平台上保持不动5~15分钟,期间用扫描仪对准客户即可,这样用户个人的3D数据模型就可以出现在计算机屏幕上了。此外,Kinect扫描仪(如图1-28所示)是一个廉价的产品,售价只需几千元,不过扫描精度不高,可用于个人试玩。
图1-26 Artec Eva 3D扫描仪
图1-27 Creaform 3D扫描仪
图1-28 Kinect扫描仪
除了3D扫描外,还可以通过多角度拍摄不同方位的照片来进行3D重建。目前,实现从照片建立3D模型的软件不少,其中Autodsek公司开发的123D Catch是最为知名的一种,国内也有一款类似的软件,叫作3D Cloud。它们的共同点就是根据用户拍摄的照片通过超级计算机进行智能处理,用户只需向云端上传即可,如图1-29所示即是拍摄多张方位照片,利用123D Catch生成的人物肖像模型。
图1-29 通过123D Catch生成的人物肖像模型
对于中国用户来说,123D Catch的处理中心远在大洋彼岸,过程太远,数据遗失较大,很容易出问题;而3D Cloud的功能还有待加强,可用性不大。因此这个方法实际采用的人数不多。
互联网包罗万有,自然也不乏这种三维模型,这里向读者推荐几个比较专业的三维CAD模型网站。
► 微小网:www.vx.com;
► 沐风网:www.mfcad.com;
► 中望3D论坛:www.zw3d.com、www.zwcad.com;
► 开思网:www.icax.org。
还有其他各类大小网站,这里就不一一列举了。网站中有广大网友已经设计好的二三维CAD图纸,只需要下载(部分需要收费)再经过修改或格式转换即可进行切片、打印。
1.3.2 数据修复和切片
每一种3D建模软件所制成的模型,其文件格式都是不一样的,若要用于3D打印,还需要进行格式转换。就类似于货币有人民币、美元、欧元等多种货币一样,而要在国内流通,则只认可人民币,所以要将美元等其他货币按汇率换算成人民币才行。因此,从3D模型到3D打印,期间也是要进行这样一个换算的。
STL格式的文件就是3D打印中的“人民币”,即通用格式。上述提到的任何3D建模软件,如3ds Max、SolidWorks、Rhino等都可以导出STL格式的模型文件。就像不同的货币在换汇完毕后所得到的购买力是不一样的,3D模型在格式转换的过程中也会出现这种“前后不对等”的情况。一般来说,像UG、Creo等工业类建模软件生成的模型,在转换过程中能很好地保持数据完整性,基本上模型是什么样,转成STL文件就什么样;而3ds Max、ZBrush这类偏视觉系的模型,在格式转换的过程中失真较大,有时需要通过第三方软件来进行修补,不然无法打印。
提示:STL文件不包含色彩等信息,若要打印出彩色的3D模型,则需要将模型转换为ZPR(ZBr ush模型文件)、WRL(Maya导出的虚拟现实格式文件)文件。
主要的STL模型修复软件简单介绍如下。
► Geomagic:其是目前世界上处于领先地位的专业STL文件处理软件。Geomagic的修复功能极为强大,能自动修复很多转换过程出现的错误,如法向错误、间隙错误、特征丢失等。Geomagic中还提供了各种工具,可以对STL文件进行编辑,几乎能满足任何打印用STL文件的修复要求。
► 3D-Tool:其是唯一能够进行wall thickness的软件。该功能比较重要,特别是如果要检查由别人创建的3D文件。一般而言,3D建模软件中可能会包含一个wall thickness分析功能。
► Netfabb:该软件能按照几何形状相关的标准对3D数据进行检查,具有自动修复功能,会让使用者感觉更为方便,但不能自己来编辑网格,推荐新手使用。
► MeshLab:相比于Netfabb要更完整,但是要求使用者对需要修复的模型错误,有自己更好的理解,可以让使用者自己手工修复模型缺陷。
提示:通过扫描仪获得的3D模型基本上都是不完整的,都需要进行修补才可以被切片并打印。因此若要打印人像,则必须掌握一种修复软件。
格式转换成功后,还不能直接拿去打印,还需要对其进行切片处理,切片参数设置的准确与否,直接影响着最终打印效果的好坏。基本上所有建模软件都不含有切片功能(SolidWorks 2015除外),因此就需要借助第三方软件来进行切片,切片完成后输出的G代码文件(G_code)才是真正意义上3D打印机可识别的文件。
切片软件能将3D模型进行分层(即打印用的层),并自动计算出支撑结构、耗时等。如果说一个好的设计模型是3D打印的灵魂,那么,一个好的切片软件所生出的切片数据就是3D打印的核心所在。而切片软件的种类之多,绝不亚于建模软件,以下便简单介绍几种主流的切片软件。
□ MakerBot
MakerBot是由美国MakerBot公司开发的一款切片软件,主要适用于MakerBot公司出品的3D打印机,如图1-30所示。虽然目前只有英文版,但该软件的操作非常简单,只需要简单的几个步骤即可完成切片。如果创业者使用的是MakerBot的打印机,那么其中会自带该切片软件和相关的操作手册,无须再自行设置打印参数,对于一些没有3D打印经验的人来说,十分方便。MakerBot的界面如图1-31所示。
图1-30 MakerBot公司出产的3D打印机
图1-31 MakerBot使用界面
□ Cura
Cura是Ultimaker公司设计的3D打印切片软件,以高度整合性及容易使用为设计目标,对其他切片软件来说界面较为专业,需要设置的参数也比较多。尽管如此,Cura仍是国内3D打印行业最主要的切片软件,其中个人DIY创建的3D打印机占了主要地位。目前有汉化版,但其中部分参数还是英文的。如果创业者使用的是国产机型或者DIY机器,建议使用Cura,Cura的操作界面如图1-32所示。
图1-32 Cura的使用界面
□ XBuilder
XBuilder软件是由西锐三维打印科技公司自主开发的一款中文版切片软件,界面简洁,操作方便,支持STL、OBJ等常用的3D格式文件。相比其他切片软件,XBuilder最大的优势就是界面完全汉化,对于英语不好的使用者来说是个不错的选择。Xbuilder的操作界面如图1-33所示。创业者可以结合自身条件选择适当的切片软件。
图1-33 XBuilder的操作界面
1.3.3 打印
模型设计完成,并设置好切片参数,即可在切片软件中将文件输出为最终的G代码(G_code),再通过计算机传输或SD卡转存的方式转移到打印机中,即可进行打印。以下便对打印的过程,以及打印过程中需要注意的地方做简单说明。
3D打印机的种类虽然各种各样,但是操作方法基本大同小异。在启动打印机的时候要注意以下两点。
► 打开温控后,禁止触摸喷头和成型室加热风道。
► 温控关闭后15分钟内,喷头和成型室温降低到室温后方可触摸喷头和风道。
在安装或更换材料(线材)时,需要遵循以下规范。
► 在更换丝材或更换喷嘴时,首先要对设备进行升温,要把温度升到程序所设定的温度方可进行操作。
► 更换喷头需要升温,再将材料撤出,然后等喷头温度降低到室温后再断电进行操作。
开始打印后(打印过程中)要严格遵循以下操作规范。
► 模型打印过程中,严禁打开设备门(如果有)。
► 模型打印过程中,严禁触碰丝杆、导轨等传动件。
► 模型打印过程中,严禁使用控制计算机进行其他工作。如果有必要可以进行脱机打印,即用SD卡、U盘等转移G代码至打印机上。
► 按压打印机上的操作键时,用力须适当,不得大力拍打按键和显示屏,不能磕碰丝杆、导轨、电机和喷头等零部件。
打印机通过读取文件中的横截面信息,用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层打印出来,再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品。
打印机打出截面的厚度(即Z轴方向),以及平面方向即X和Y轴方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米来计算的。一般的厚度为100微米,即0.1毫米,也有部分打印机如Objet Connex系列和三维Systems' ProJet系列3D打印机可以打印出16微米薄的一层。而平面方向则可以打印出与激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50~100微米。用传统方法制造出一个模型通常需要数小时乃至数天,其根据模型的尺寸及复杂程度而定。而用三维打印的技术则可以将时间缩短为数小时,当然其是由打印机的性能,以及模型的尺寸和复杂程度而定的。
传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品,而三维打印技术则可以以更快、更有弹性,以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。一个桌面尺寸的三维打印机就可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要。
打印完毕后,需要从打印机中取出模型。因为模型的冷却需要一定的时间(具体根据材料的不同而不同,一般情况下5~10分钟后打印的模型便可以完全冷却),所以取出模型时最好带上隔热手套,以防止烫伤。
1.3.4 后期加工
理论上打印完毕后获得的模型直接就可以作为成品了,但目前由于打印机的性能所限,所打印出来的模型外观粗糙、表面质量不佳,因此还需要做一些后续的加工工作,方能达到最后让顾客满意的效果。3D打印的后期工作大致分为去支撑、打磨、上色这3个阶段,下面分别进行讲解。
由于模型在通常情况下都是异形件,而且带有很多悬空、镂空的形状,因此基本上模型在打印完成后都带着很多支撑部分,这些部分都需要去除,如图1-34所示。
图1-34 3D打印去支撑前后的对比图
一般的支撑部分与模型本体采用的是虚点连接,因此比较容易去除,只需用尖嘴钳、剪刀、美工刀这3种工具互相配合使用就可以轻松除掉。在这个过程中要注意动作的力度,不能划伤模型。
部分高端的FDM型打印机可以自动用不同的材料打印模型部分和支撑部分,这样打印出来的支撑通常是凝胶状的,在造型后可以用水冲掉;而Stratasys打印机的部分产品使用的是可溶于碱性溶液的支撑材料;3D System的Projet打印机则是使用可溶于酒精的支撑材料。
虽然FDM技术设备能够制造出高品质的零件,但不得不说,即使是用精度为0.05mm的打印机所打出来的模型也可以目测出层状的纹路,这往往会影响消费者的满意度,尤其是当外观是产品的一个重要因素时。因此这种产品还远达不到消费者的要求,还需要进一步的打磨加工。以下介绍几种主要的打磨方法。
□ 砂纸打磨(Sanding)
砂纸打磨可以用手工打磨或者使用砂带磨光机这样的专业设备。砂纸打磨是一种廉价且行之有效的方法,砂纸的价格一般不超过10元,所以其一直是3D打印零部件后期打磨最常用、使用范围最广的技术。
砂纸打磨在处理比较微小的零部件时会有问题,因为它是靠人手或机械的往复运动。不过砂纸打磨处理起来还是比较快的,用砂纸打磨消除电视机遥控器大小的纹路只需15分钟。常用的打磨砂纸有:400#、600#、1000#、1200#、1500#、2000#等,数字越高,砂纸的表面越细腻。打磨时一般先用400#~1000#的粗砂纸(如图1-35所示)对整个模型进行打磨,再换用1200#~2000#的细砂纸(如图1-36所示)打磨,以消除上一张砂纸留下的痕迹,最后对部分细节进行精磨,即可获得不错的外观表面。
图1-35 500#粗砂纸
图1-36 2000#细砂纸
除了砂纸打磨之外,还可以用微型打磨机打磨,一般售价在几十元到数百元不等。打磨机打磨比砂纸更快捷、更省力,但是操作上有一定难度,掌握不好就会过度打磨,对模型造成损害。如果零件有精度和耐用性的最低要求,一定要记住不要过度打磨,要提前计算好要打磨掉多少的材料,否则过度打磨会使零部件变形,甚至报废。
提示:不同材料的打磨性能也不一样,PLA质地比较硬,打磨很费力,但不易产生变形;而ABS较软,易于打磨,不过很容易打磨过度。
□ 珠光处理(Bead Blasting)
第二种最常用的后处理工艺就是珠光处理。操作人员手持喷嘴朝着抛光对象高速喷射介质小珠从而达到抛光的效果,如图1-37所示。
图1-37 珠光处理
珠光处理比较灵活,可用于大多数FDM材料。它可用于产品开发到制造的各个阶段,从原型设计到生产都能用。珠光处理喷射的介质通常是很小的塑料颗粒,一般是经过精细研磨的热塑性颗粒。RedEye最常采用这些热塑性的塑料珠,因为它们比较耐用,并且能够提供一个从轻微到严重的磨损范围。小苏打也工作得很好,因为它不是太硬,虽然它可能比塑料珠更不易清理。因为珠光处理一般是在一个密闭的腔室里进行的,所以它能处理的对象是有尺寸限制的,在RedEye这里,其能够处理的最大零部件为24in×32in×32in(合609.6mm×812.8mm×812.8mm),而且整个过程需要用手拿着喷嘴,一次只能处理一个,因此不能规模应用。珠光处理还可以为零部件进行上漆、涂层和镀层做准备。珠光处理一般比较快,约5~10分钟即可处理完成,处理后的产品表面光滑,有均匀的亚光效果,如图1-38所示。
图1-38 珠光处理前后的模型对比图
□ 蒸汽平滑(Vapor Smoothing)
排在第三的是蒸汽平滑(Vapor Smoothing)处理方法。3D打印零部件被浸渍在蒸汽罐里,其底部有已经达到沸点的液体。蒸气上升可以融化零件表面约2微米的一层,几秒钟内就能把它变得光滑闪亮,如图1-39所示。
图1-39 蒸汽平滑前后的模型对比图
蒸汽平滑技术被广泛应用于消费电子、原型和医疗应用。不幸的是,与珠光处理相似,蒸汽平滑也有尺寸限制,最大处理零件尺寸仅为3in×2in×3in(合76.2mm×50.8mm×76.2mm)。另外蒸汽平滑常对ABS和ABS-M30材料进行处理,这是常见、耐用的热塑性塑料。由于3D打印出的模型基本都是单件的,要进行蒸汽平滑处理需要联系专门的厂家,且价格不菲。
□ 丙酮侵蚀法
丙酮侵蚀法仅对ABS料的模型有作用,该法同样能很快地获得外表光滑的模型,如图1-40所示。但是丙酮侵蚀无法把握分寸,对于一些厚度不均的模型来说可能会影响细节,而且丙酮有一定的毒性,长期使用易对人体有害,因此不建议使用。
图1-40 丙酮侵蚀前后对比图
3D打印完成后的成品,通常都是单一颜色的,所以即使表面质量处理得再好,它的外观效果也并不能很让人满意。相对于其他商品的色彩缤纷,3D打印的产品其实并不具备市场竞争力。因此为了弥补3D打印的技术缺陷,就需要人为对打印模型进行后期上色,使其达到最佳的表现效果。
上色根据使用工具的不同,大致可以分为马克笔手涂、画笔手涂、喷涂这3种方法。
□ 马克笔手涂
顾名思义,马克笔手涂就是用马克笔直接对模型手涂上色。该方法十分适用于一些色素面积不大的小件,对一些结构特征如沟壑、挂角、凸起棱边等来说,有不错的表现效果。但如果同一色素的上色面积很大,就容易出现笔痕,而且成本会增加。总体来说,该方法的效果较差,但操作简单直接,成本低。常用的马克笔品牌有郡士、东洋、田宫、iTouch等,价钱在10~50元/支。
总结:效果—C;成本—C;操作难度—C;用于3D打印—B。
□ 画笔手涂
画笔手涂对操作者本人的要求比较高,不仅需要了解上色材料的特性,还需要掌握各种颜色的配比方法,除此之外更为重要的是拿捏上色时的手法。由于手涂上色牵涉的知识量比较大,本书碍于篇幅所限,无法加以详述,因此仅对该方法做简单介绍,以期让有此想法的创业者入门。
选择合适的画笔。一般手涂用的画笔有兽毛笔和尼龙笔两种,兽毛笔有白色(玉毛)、茶赫色(茶毛)等不同的类型。兽毛笔笔毛纤细,柔韧性强,颜料吸收度和涂色时颜料的流动性比较好,如图1-41所示,适合郡士珐琅系涂料(Lacquer)和田宫珐琅系涂料(Enamel);尼龙笔是用极细的尼龙纤维做成的笔,笔头呈半透明的茶色,很容易识别,弹性强,耐摩擦,对颜料的吸收力较差,笔头使用后较易洗净,如图1-42所示,比较适合水性涂料,如丙烯颜料等。
图1-41 兽毛笔
图1-42 尼龙笔
如图1-43所示的几种像刷子一样的笔就是平笔,平笔多用来涂一些大面积色块。在使用前,根据要上色部位的大小,决定使用多大的笔。平笔的握笔姿势,以握笔部位为中心,横向涂色,重心一般需放高些,如图1-44所示。
图1-43 平笔
图1-44 平笔握笔手法
在上色前要让笔尖充分吸收颜料,一般在颜料盘中浸渍一分钟左右,如图1-45所示。如果浸渍不充分,会导致涂色不均匀。涂色时,随手的横向移动而移动,并保持下笔的力度,使画色块更均匀,如图1-46所示。
图1-45 平笔浸渍
图1-46 平笔涂抹手法
涂色时,用笔尖接触要上色的部位,保持匀速的横向移动。在涂大面积时,选用较大笔尖的平笔,通过下笔的力度控制笔尖颜料的流出量。以惯用右手者来说,下笔时由左至右,并以稳定且均匀的力道移动,涂完第一笔,然后依次向下,将要上色的部分涂满一层,如图1-47所示。
图1-47 第一层涂法
涂完第一层后,稍待其干燥后涂上第二层。干燥时间的长短也是左右效果好坏的因素之一,原则上应等第一层干燥七八成左右,且不易被第二层的笔触力量轻易刷掉的状态比较适合,不过又不能过于干燥,否则效果仍会欠佳。因为每个人每次使用的品牌、浓度均不同,所以需要多练习以增加经验。第二层的笔刷方向应与第一层成直角,此法也被称为“十字交叉涂法”,如图1-48所示。
图1-48 第二层涂法
面相笔上色,如图1-49所示的笔尖极细的笔就是面相笔,面相笔一般用来勾勒模型的细小部分,如眼睛、纹路等。与平笔不同,面相笔为纵向移动,握笔的重心要稍低一些,如图1-50所示。
图1-49 面相笔
图1-50 面相笔握笔手法
与平笔相同,先要调配好颜料,但面相笔笔尖不必蘸上过多的颜料,多余的颜料要在颜料盘边缘上滤去,如图1-51所示。通过手的力度控制笔画的粗细,如图1-52所示,这与写字是一个道理。
图1-51 面相笔浸渍
图1-52 面相笔绘制手法
尽量避免画出范围,如有必要可以用胶带等粘在模型上遮盖非上色部分。一般笔尖移动方向为边缘向中心。换色前,务必将原来的颜色洗净,再蘸其他颜色的颜料。一旦不小心画出边线,待颜料干透用笔刀轻轻刮下出界的颜料即可。
以上就是画笔上色的方法和注意事项。画笔上色能达到的效果根据操作者本人的水平而定,水平差的可以毁掉一个模型,而水平好的却能达到艺术品的效果。相对喷涂来说成本要低,效果比马克笔要好。FDM打印出的ABS、PLA材质模型可以用丙烯颜料上色,一般文具店都有售,售价在30~80元,常见品牌有马利、田宫等。
总结:效果—B;成本—B;操作难度—A;用于3D打印—B。
□ 喷涂
喷涂是通过喷枪、喷笔等专业工具来对模型进行上色的一种方法,如图1-53所示。喷笔等是使用压缩空气将模型漆喷出的一种工具,少了它便无法创造许多上色效果。利用喷笔来上色可以节省大量的时间,涂料也能均匀地涂在模型表面上,更重要的是它能喷出漂亮的迷彩及旧化等效果。喷笔设备不算便宜,但如果好好保养可以用上十年八年,所以依此角度来看,它的实际操作成本是相当低的。建议想自行上色的3D打印创业者们迅速购买一套,有了它,你的制作范围可以说是无边无际的宽广。
图1-53 喷笔
喷涂同样对操作者有一定的要求,本书碍于篇幅所限,也无法加以详述,因此仅对该方法做简单介绍,以期让有此想法的创业者入门。
修整细节。在喷涂前,要去除模型上打磨后留下的碎屑,还要用蘸满酒精的棉签去除模型上的油污和灰尘,酒精也能去除手指上的油污,并能让颜色附着得更好。
固定模型。使用一些小工具(如上色夹、橡皮泥)将模型固定,以免手指的油污及指纹留在部件表面。
刷底漆(可选)。也称为“水补土”,即在模型上大致刷一遍底漆,统一底色,使模型更方便上色。创业者可以根据模型的实际情况选择是否进行此工作。
试喷。这是使用喷笔时的重要步骤,不论你使用的是任何品牌、任何种类(单、双动)的喷笔,均要凭借此步骤来测试喷笔的操作有无问题、油漆的浓度是否符合需求、喷出的效果是否满意等问题。在正式喷涂到模型上之前,如发现任何一项有问题,都应设法改进、解决,切勿冒然以模型来做这项动作。你可以利用报废的模型、硬纸板之类的来测试。
正式喷涂。当试喷没问题后才可以用于模型上。对初学者来说,可以先从喷洒平面开始练习,这项技术可以说是最基本的,可以使你先习惯喷漆的感觉。喷笔的喷洒原则和手涂漆的原则几乎是相同的,依照十字交叉的原则便能将模型喷得非常均匀又不会堆积过厚的油漆。
以上就是喷涂上色的大致步骤。喷涂上色需要的设备比较多,如喷枪、气泵、水补土、稀释剂等,总体来说成本是3种上色方法中最高的,但最终效果也是最好的。常用的喷笔品牌有优速达、郡士、田宫等,高端的有英菲尼迪、岩田等,价格从几十元到数千元不等。如果创业者想自己为3D打印模型的上色,推荐购买适合新手用的HD130和优速达的S-130两种(一共200元左右),再加上气泵(工业级,如优速达601G,600元左右),以及颜料等其他杂物,总成本在1000元左右。
总结:效果—A;成本—A;操作难度—B;用于3D打印—A。
3D打印模型的上色方法与普通手办模型的上色方法类似,创业者可以寻找有相关经验的人合作,这也是目前最常见的一种方法。而如果创业者身边没有这样的人,自身也没有美术方面的学习背景,那么完全可以通过自学来达到目的。只要多加练习,还是能够很快掌握上色技巧的。