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教你一招|手工制作3D紙模型

發(fā)布時間：2024-03-28 13:03:44 瀏覽量：250次

現(xiàn)在，3D打印已經(jīng)成為大家經(jīng)常提及的詞匯。其實，3D打印之前的三維設計階段，才是比3D打印更重要的環(huán)節(jié)。沒有三維設計的3D作品，從某種角度來說，就是資源的浪費。舉個不太恰當?shù)睦?，一個普通的塑料盆大約只有20元錢，拿3D打印機打印出來可能需要上百元錢，并且3D打印的盆子沒有傳統(tǒng)工藝制作的盆子結(jié)實。

當然，如果自己辛辛苦苦制作的作品，卻只能停留在電子文檔階段，同樣對自己的創(chuàng)意發(fā)揮、靈感實現(xiàn)不利。3D打印機的優(yōu)勢是可以將靈感轉(zhuǎn)化為實物作品。以ABS和PLA為代表的3D打印耗材，可以比較長久地保存。所以，擁有一臺3D打印機，幾乎是每個創(chuàng)客的夢想。

但現(xiàn)實是，很多人仍然在等米下鍋。一方面，3D打印機需要初始投資，一個精度比較高的打印機至少需要花費5000元以上。另一方面，打印耗材也需要持續(xù)投資，大約每克0.4~0.5元。缺少3D打印機，一切理想都處在虛無縹緲的階段。

換個角度來思考：沒有3D打印機，是否有其他手段將創(chuàng)意物化呢？其實，三維設計模型實體化的手段除了3D打印，還有將3D轉(zhuǎn)為2D實體的手段，即使用平面材料，完成3D模型的制作。實現(xiàn)形式除了大家比較熟知的激光切割，還有3D紙模型。

3D紙模型，即將3D模型轉(zhuǎn)為2D平面圖，通過打印機將模型圖紙打印出來，后期再通過剪刀、膠水等工具，手工將2D圖紙還原為3D模型。

3D紙模型的優(yōu)缺點都比較突出。優(yōu)點包含以下幾方面。第一，無需增加其他特殊設備，就可以用現(xiàn)有打印機完成模型的物化。第二，紙張耗材相比3D耗材，價格便宜且容易獲得。第三，相比3D打印的模型制作速度，紙模型的制作速度更快，適合快速建模和批量建模。第四，模型上色比較容易，可以在紙張打印階段進行顏色豐富的彩色打印。紙模型的缺點是怕水，水是紙的克星，制作紙模型必須注意防水、防潮問題。

3D模型轉(zhuǎn)化為2D紙模型，主要有以下幾個技術要點需要突破。

要點一:

什么樣的模型適合轉(zhuǎn)化為2D紙模型

答案很簡單，使用多邊形堆疊的模型適合轉(zhuǎn)化為2D平面模型。圓球、圓柱和復雜的曲面結(jié)構(gòu)不適合轉(zhuǎn)化為2D平面模型。在此之前，我們需要先研究如何建模的問題。本文提及的作品都采用3DOne軟件進行建模，3DOne是一款非常流行的適合3D入門學習的建模軟件，可以通過簡單方法，建立比較復雜的精準模型。但3DOne是一款非多邊形建模軟件，為了完成紙模型的建模，需要在建模過程中有很大的取舍。

以大家非常熟悉的球體為例，誰能成功地用紙張制作出一個非常規(guī)整的球體呢？看一下球體轉(zhuǎn)化為平面圖的過程（圖1），大家就能更加直觀地了解上面的答案了。拿剪刀和膠水復原球體幾乎是一個不可能完成的任務。

圖1 將球提轉(zhuǎn)化為平面圖

為了建立可以2D展開的3D模型，如何解決球體和圓柱體的建模問題呢？答案也很簡單，以多邊形代替圓進行建模。當然多邊形的邊數(shù)越多，越近似于圓。一般情況我們使用大約12以上的邊形，代替圓建立球體。

圖2是一個使用六邊形堆疊的球體，它與實際球體差別很大，需要改進。但是大家看右側(cè)的展開圖會發(fā)現(xiàn)這個模型處于可制作的范疇內(nèi)。

圖2 六邊形堆疊的球體及其展開圖

要點二:

如何將3D模型快速轉(zhuǎn)化為2D紙模型

本文中我們采用“紙藝大師”（Pepakura Designer）進行3D模型到2D模型的轉(zhuǎn)化。

紙藝大師”是一款可以將3D模型轉(zhuǎn)化成展開圖的軟件，只按一個按鈕即可作成展開圖，再用各種紙編輯功能，可設計“好看、有趣、容易作”的展開圖。

“紙藝大師”有著非常簡潔的窗口，左側(cè)是3D模型窗口，使用菜單中文件—>打開，可以將制作的stl、obj等“紙藝大師”支持的三維模型文件載入本窗口。通過點擊Unfold菜單，軟件可以將3D模型自動在右側(cè)窗口展開為2D圖紙。

如果對自動展開的2D圖紙不滿意，使用下面的工具，比如“編輯貼邊”工具對3D模型進行編輯，可以改變2D圖紙的效果。工具欄的具體含義，可以通過鼠標懸停的方式，在軟件右下角查看工具的含義。如果對圖紙展開不滿意，還可以通過“Unfold Undo”按鈕撤銷展開。

模型制作過程中的一個重要問題是，設計和制作一致性問題。例如，設計的機器人高度為180mm，如何讓展開的圖紙也是這個尺寸，這需要大家注意設置2D菜單->更改縮放，將縮放系數(shù)更改為1，即原比例大小。

關于展開后文件保存的問題，需要使用菜單->文件->保存，保存pdo文件，以便“紙藝大師”繼續(xù)做后期處理。同時使用導出菜單，導出BMP位圖文件，用于圖紙的打印。

要點三:

模型如何上色

模型上色，一般可分為3D模型建立階段的上色、平面化后的上色和手工補色三種方法。

方法一，模型建立階段的上色?！凹埶嚧髱煛碧峁﹕tl、obj文件的導入展開，stl文件不包含貼圖文件。為此，我們必須使用3DOne（教育版）來進行紙模型的制作。如圖3，在3DOne（教育版）右側(cè)點擊向右的箭頭，打開材質(zhì)渲染窗口，使用導入圖片的方式進行貼圖。需要注意的是，貼圖文件必須為英文和數(shù)字文件名，不能包含中文，否則貼圖文件是無效的。使用貼圖處理的obj展開文件效果如圖4。

圖3 導入圖片貼圖

圖4 使用貼圖的3D作品展開圖

方法二，平面化后上色。在使用“紙藝大師”展開模型之后?？梢允褂肞hotoShop、光影魔術手等圖片工具對BMP文件進行二次處理。

方法三，手工補色。當然大家也可以導入不含顏色的圖紙，使用手繪的方式，手工DIY紙模型。

要點四:

如何選擇紙張

制作紙模型，紙張選擇是一個關鍵環(huán)節(jié)，太薄的紙張，存在軟和粘膠水變形的問題。制作紙模型，需要使用120g以上的紙張作為制作材料。在打印模型前，請確認自己的打印機支持對應紙張的打印，以免損壞打印機。

要點五:

如何剪裁、折疊、粘貼、保存紙模型

紙模型的后期制作，主要是考驗動手能力和耐心問題。剪裁的時候，要防止出現(xiàn)多剪的問題。折疊紙模型有一個技巧，就是在折疊前用直尺和曲別針等工具，劃出折痕線，這樣折疊比較規(guī)范。粘貼時，膠水要均勻，不能出現(xiàn)漏粘的情況，更不能圖省事使用雙面膠進行粘貼。紙模型在保存中要注意防水防潮，這樣自己的作品就可以做到長久保存。

（作者單位：北京宏志中學 山東煙臺經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)實驗小學）

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