基于3d打印技术的幼师自制玩具设计与实现——以皮影类玩具为例

3D打印技术被誉为“第三次工业革命最具标志性的生产工具”，这是一种新型的快速成型技术，其原理是先将实体模型分为若干薄层，每次打印材料生成一个薄层，通过塑料或粉末状金属等可粘合材料，层层叠加生成物体。3D打印技术具有高精度、省材料、速度快、个性化定制等优势，这为幼儿玩具的个性化定制提供了诸多裨益。

一、幼师自制玩具现状分析：

幼师自制的玩具是教师自己制作、非工业化生产、不用于商业流通的玩具，是一种教学或辅助教学的用品。幼师可根据教育和幼儿发展需要, 对各种材料进行分类、加工、改造、组合, 重新进行玩具教育因素设计。相比商品玩具，儿童对和幼师共通参与制作的玩具情有独钟。但幼师自制玩具也有很多问题。首先是粗糙且易损坏；其次，耗费时间和精力；最后，因技术和能力所限，幼师自制的玩具不够精致，缺乏吸引力。

基于3D打印技术制作玩具能够有效解决自制玩具的问题。郭力平教授认为用3D打印技术制造儿童玩具有三个优势：环保并且节省成本；支持创意变成现实；满足儿童个性化需求。首先，打印材料聚乳酸为环保材料，上色采用无毒颜料（如丙烯和手指画等）；其次，玩具的设计全部在3D建模软件上完成，保证玩具的精致性；最后，生产过程一律由3D打印机完成，保证了产品生产的便捷性和自动化。

二、基于3d打印技术的卡通皮影玩具设计与制作——以卡通皮影为例

皮影戏作为古人智慧的结晶 ，由于各种原因逐渐衰落，在幼儿园领域少之又少，仅是简单认识，在玩具方面很少体现。越来越多家长认识到如果孩子沉迷智能手机等电子产品会影响孩子成长，因而会选择购买玩具鼓励孩子在自然环境中游戏。

运用3D打印技术与皮影艺术相结合，制作适合学前儿童的产品。本研究改变传统皮影的形式，并把皮影游戏化，是把儿童耳熟能详的卡通动漫角色和情景实体化、皮影化，通过角色扮演体验游戏过程。

（一）卡通皮影玩具制作流程

1.用手工绘制图纸，将每个卡通对象进行肢节分解，以图片形式进行创作模型。

2.用3D建模软件设计并创作各种各样的3D模型，用 MAKERBOT专用软件对模型进行切片处理，生成打印文件。

3.操作3D打印机，观测3D模型状态，及时解决堵头、断线、喷头脱落等问题，更换打印耗材，包括线材和平台贴膜，打印完成后，用美工刀和钳子将模型从打印平台移除，过程中要保证不能对已经打印好的模型产生损伤。

4.模型打印完成后，需要用粗磨工具(镊子和笔刀等)，去除模型的支架和底座上多余的边角料，粗磨完成后，再用砂纸、电动打磨笔，打磨棒对模型进行细磨和抛光。

5.模型上色：先用铅笔描绘颜色边界，确定上色效果，用模型专用上色工具和颜料对模型上色。          

（二）基于3D打印技术的卡通皮影玩具特点

1.在色彩、造型等外观因素上受到幼儿喜爱，皮影玩具色彩鲜艳、栩栩如生，学前儿童可对卡通皮影的颜色自由搭配。

2.随着国内对外玩具安全和环保标准的不断提高，促使玩具消费者从自身健康和安全考虑出发对玩具的质量提出更高的要求。基于3D打印技术的卡通皮影所用材料为聚乳酸，所用涂料为可接触环保涂料，保证了产品的安全性和环保性。

3.卡通皮影的四肢和头部是分别打印的，用金属丝联缀而成，以便表演时活动自如。对于儿童，一个卡通皮影人，只需用2-3根竹棍操纵，符合幼儿身心发展的特点和水平、符合儿童身心发展的客观规律。

4.由于3D打印技术具有较高的精度且为增材制造，本产品不用剔除边角料，提高了材料的利用率，并且产品的废品率较低。

（三）基于3D打印技术的卡通皮影玩具玩法

传统的皮影艺术，主要再现古代经典故事，而本研究中的卡通皮影则根据儿童喜好，重现经典卡通形象，并重构动画故事。演皮影的屏幕，是用一块1平方米大小的白纱布做成，教师可以在屏幕上粘贴道具或者绘画，构建故事情景。演出时，皮影紧贴屏幕活动，人影和五彩缤纷的颜色真切动人。皮影道具小，演出方便，且不受场地限制，儿童也不需正规训练，同时可以配以适合学前儿童打击乐器和弦乐。

三、结语

用3D打印技术支持幼儿教师自制玩具，可以满足幼儿和幼师对玩具个性化的需求，也极大的提升了自制玩具的精致度，但也有很多问题丞待解决。首先要求幼儿教师要掌握一定的3D建模技术，具备较高的信息技术素养；其次，设备和材料价格较为昂贵，桌面级3D打印机的打印速度较慢，这提高了打印成本和时间成本；最后，在制作的过程中，需要使用锐器打磨，若儿童参与到了制作过程，有安全隐患。

在这个讲求个性化和定制化的时代，幼儿对玩具的要求越来越高，3D打印技术在玩具设计与制作领域将会发挥重要作用。本研究将传统皮影艺术与3D打印技术结合，将皮影艺术游戏化和玩具化，3D打印技术在玩教具领域应用进行实践，仅供参考。