形优实现太阳马戏--国内最大舞美道具场景

从2019年7月至今，享誉国际的加拿大太阳马戏在亚洲唯一驻场秀于杭州新天地太阳剧场上演“X the Land of Fantasy”《X绮幻之境》以来，持续收获好评如潮，获得热烈反响！本篇文章将解密广州形优联合太阳马戏舞美团队部分3D打印技术应用细节！

《X绮幻之境》是目前太阳马戏所有演出剧目中，投入创作人员最多、制作费用最高、参演阵容最大的一场视觉盛宴。无论从舞台设计、到整体布景搭建，巧妙切换的布景、大幅立体投影等特效组合，使整个场景有如仙境般虚幻缥缈，配合演出人员高超的艺术表现力，可称全球马戏演出的巅峰之作。

而这次舞台的核心道具就是这片 420 平米的“森林”，震撼人心的表演效果和绝伦画卷就在这片森林上徐徐展开。在舞台布景的制造和搭建中，加拿大布景团队碰到的挑战是，以往舞美道具基本都是静态展示，不与演员产生任何接触，这类应用无论是节省成本的 SLA 还是其它增材减材技术，完成道具模型构建即可，对材料没有太多要求，但太阳马戏的灵魂是运动中的杂技表现，演员与道具是互动和摩擦甚至碰撞的，这需要道具兼具极佳材料性能与制作拼接技巧！

形优联合太阳马戏的实现方案

太阳马戏杂技专业演员穿插运动在道具场景之中，同时需要“森林的树枝”耐用且轻便，便于布景人员搬运与组装来快速转化表演场景。最重要的是，3D打印的舞台道具必须能承受与表演者的碰撞与摩擦，同时需要足够的张力、韧性去面对快速的冲击，让演员在3D打印道具中完成杂技表演。对道具质量的挑战转变成了对成型材料和更大成型尺寸减少拼接的技术要求。

在舞美和道具的供应商选择上，太阳马戏团委托了三家不同技术类型的服务商予以项目响应，以交付其中最长的一根3.7米的“树枝”为技术评测标底，广州形优科技（形优制件社）提供的此测试样品一致通过了加拿大七人小组技术评定团队的全票肯定、确定为全剧场舞美与道具唯一供应商！

广州形优科技专注于 3D 打印解决方案 12 年，满足客户“从设计验证到按需制造”的全流程需求。自营亚太区最大的 Stratasys 打印制造交付中心，配备了超过50台 Stratasys 工业级 3D 打印机。

为了在搭建时尽可能还原设计师的原稿设计，形优科技决定采用 Stratasys Fortus 900mc来打印实现了舞台道具、减少拼接。

“森林”的根部粗壮，采用了 Stratasys 高刚度的 FDM Nylon 12cf （尼龙12加35%长丝碳纤维）材料进行打印，一次成型长度990mm，这种复合材料完全替代铝合金材料，兼顾轻量和坚固，适合用于耐磨损耐冲击且轻量的高性能部件。

中上部位的“森林树枝”需要同时满足坚固并具有柔韧性，形优采用 Stratasys 韧性和冲击强度极佳的 PC-ABS 热塑材料打印来满足这一部件特性。

顶部树枝的需求是带有硬质材料需求的同时，必须保障足够的轻量化，形优采用 Stratasys ABS-M30材料来应对需求的同时， 通过力学分析与配重设置，将内部结构优化为蜂窝状模式，通过稀疏内部来减重，比加拿大技术团队要求的配重要求基础上，还大大降低了15%，极大的改善了整条树枝的软件模拟配重与应力分布！

象征东西方世界的龙凤印章（ABS+喷漆，稳定、坚固且耐用，可转动，表面光洁度强）

皇冠（TPU 材料打印，高伸长率，优越的韧性和充分的设计自由度）

龙

/凤权仗（ABS+喷漆，坚固耐用，永不变形）

舞台电缆连接小件

高透光舞美部件，内部无SLA技术惯有的气泡、也不会因为长时间的聚光灯照射而出现发黄和材料软化  

尼龙 12cf 材料，低摩擦系数和耐磨，减轻重量

广州形优科技总经理侯杰介绍道：通过3D打印进行舞台设计不是什么新的应用，但由静态展示转变为满足接触与碰撞的适用就是成型材料与部件整体长度的应用挑战，其中还涉及到不同材料的密度配重以及避免应力的结构联接，但形优制件社完成了，并在近半年的训练与正式表演中做到没有损坏，这是双方都极为肯定的技术展现！

一同参与太阳马戏舞美团队样件试验的服务商采用一些桌面级或者CNC以及树脂类打印解决方案，打印了一些测试样件。但是在评审过程中都出现了材料单一、坚固性能不足、形变、韧性不够、长度需要拼接多次、内部减重方式不理想等，完全不能满足舞台表演的常规要求。

根据太阳马戏团提出的严苛的使用要求和紧迫的交付时效，太阳马戏团布景项目总监 Marshall 先生亲临广州形优制件社工厂，进行驻场督导。广州形优科技的工程师团队对设计样件进行分析，决定采用尼龙12加长丝碳纤、PC-ABS、ABS、TPU等多种材料进行制作。

同时，选择使用 Stratasys Fortus 900mc 打印机满足大尺寸打印，通过两次拼接就能达到规定的尺寸要求，该设备长达一米的单件制作空间，极大的满足了装配便利度与单件最大长度的要求契合！

在制造过程中，形优科技将设计数据直接导入 Stratasys GrabCAD 软件，完成打印前数据的优化。通过优化内部应力集中区域，通过紧密的交叉网状结构予以缓解，做到既保障近一米长度样件的材料性能，也大大改善关键部位的材料应力。

另外，Stratasys FDM 技术特别易于进行表面打磨处理，无论是气动打磨或细节部位的手工配合。因为整体样件坚固，不用在后处理环节担心样件的损坏，这大大提高了后处理的效率。

广州形优科技还提供一套符合客户使用要求的测试方案，无论跌落、震动、冲击等各个方面都做了充分考量，通过 3 米处跌落均毫发无损。

最终，使用5台 Stratasys Fortus 900mc按时、保质地交付了所有样件并通过了太阳马戏团的装配与性能测试。

据侯总介绍，这样规模大小和高难度的舞台设计，如果使用传统方式加工道具布景，客户评估费用可能是 3D 打印的 7 倍，将大大超出预算，并且不能完全保障达到目前形优提供的测试结果。 “我们从通过测试，到完成整个交付，大概只花了不到三周时间，比传统方法缩短了4倍的时间，保证了演员的训练时间。所有演员在上面训练和预演了 3 个月，没有出现任何问题。”

“作为 3D 打印服务交付中心，我们部署了能保障规模化交付的打印机数量，并且 Stratasys 设备是唯一可以在同一台设备上，通过更换打印材料仓就能够打印不同材料的设备，这在业内是独一无二的优势，也是保证我们在这个项目上能够连续打印几种不同材料，来快速实现了森林布景的制造。”侯总特别强调说。

“Stratasys 的技术支持团队是所有国外品牌中规模最大的，而且从语言沟通上没有障碍，给合作伙伴的支持力度非常大。Stratasys 的整个的培训计划、新技术和新材料的应用，都是第一时间在国内进行投放和分享，这是所有其他品牌很难能够超过或者比拟的。