基于3D打印技術的復雜脫胎漆器制作方法研究

俞磊

摘 要： 在傳統脫胎漆藝模型創作過程中，受空間復雜度制約，底胚造型限制了脫胎漆藝家的創作空間。文章提出一種利用3D打印技術解決高空間復雜度底胚創作的方法。首先，使用3DSMAX軟件制作出任意空間復雜度的底胚模型；然后，利用3D打印機打印出設計的底胚模型；最后，對底胚模型進行傳統漆藝制作，制作完畢的底胚模型可應用可溶性聚乳酸材料脫模。實驗結果表明，該方法能有效處理高空間復雜度的底胚模型制作，突破了傳統手工創作的局限。

關鍵詞： 3D打印； 脫胎漆器； 聚乳酸材料； 3DSMAX軟件

中圖分類號：TP399 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2017）12-16-03

Research on the application of 3D printing technology in producing

complex bodiless lacquerware

Yu Lei1，2，3

（1. Department of Physics and Electronic Information Engineering， Minjiang University， Fuzhou， Fujian 350108， China； 2. Fine Arts and Design College， Minjiang University； 3. Fujian Provincial Key Laboratory of Information Processing and Intelligent Control （Minjiang University））

Abstract： In the process of creating traditional bodiless lacquerware model， due to the constraints of space complexity， the complex spatial shape of model limits the creative room of lacquer artist. In this paper， a 3D printing technology based method is presented to solve the problems in creating bodiless lacquerware model with high space complexity. Firstly， the 3DSMAX software is utilized to design the lacquerware model with arbitrary space complexity. Then， the lacquerware model is print out by 3D printer. Finally， the lacquerware model is processed by traditional lacquer craft. The processed lacquerware model can be demoulded with soluble poly lactic acid （PLA） material. The experimental results show that the proposed method can effectively produce the lacquerware model with high space complexity， and break through the limitations of traditional hand creation.

Key words： 3D printing； bodiless lacquerware； poly lactic acid material； 3DSMAX

0 引言

隨著3D打印技術的快速發展，一種由3D打印輔助生成的傳統脫胎漆藝創作技術應運而生。此技術是通過3D打印出一個傳統工藝無法制作的任意造型的三維底胚，提供給漆藝創作者，讓其能夠在底胚上進行藝術創作，創作結束以后使用水、酒精等溶劑，在無損漆器的情況下，把底胚溶解取出，最終成型。這是傳統工藝在新技術的幫助下實現的重大突破。本文對常用的幾種3D打印的技術和材料進行簡單介紹，并分析其在傳統脫胎漆藝的應用方式。

1 研究背景

1.1 脫胎漆藝的現狀

福州脫胎漆器是具有獨特民族風格和濃郁地方特色的中國傳統藝術珍品，也是中國傳統工藝的三寶之一，享譽國內外。2006年，福州脫胎漆器髹飾技藝入選國家非物質文化遺產。

現有技術中，脫胎漆器用夾纻法制作，具體方法是以泥土或石膏為漆器的底模，用麻布，瓦灰與大漆調制反復在底模上層層裱褙，然后陰干，再脫去里面底模中的泥（石膏），最后用多道工序完成脫胎漆器的制作。

傳統脫胎漆藝多以盤、瓶、碗的造型為主，這是由于傳統的脫胎做法底胚造型有限，盤、瓶、碗造型易于制作，其他復雜的底胚造型用夾纻法不方便制作，另外一個很重要的因素是，太過復雜的造型在后面的工序中無法在不破壞漆器成品的情況下有效脫出，以上種種原因，導致脫胎漆器無法突破傳統造型的禁錮，走向新的篇章。

1.2 3D打印技術的前沿

3D打印屬于快速成型技術（3DP），其原理是使用三維軟件中制作的3D數字模型，利用3D打印設備逐層堆積各種不同種類的材料來制造三維產品。3D打印綜合了數字建模技術、機電控制技術、信息技術、材料科學與化學等諸多領域的前沿技術，被譽為“第三次工業革命”的核心技術。

目前，3D打印技術已在模具生產、產品原型制作、珠寶加工以及創意工藝產品等領域有所建樹。3D打印技術在這些領域的某些精細加工步驟大大降低難度，可以極大的提升制作的效率。此外，3D打印技術也為在生物工程與醫療產品、工業設計、牙科等領域拓展了新的發展道路。

1.3 3D打印材料

3D打印的物質基礎是打印材料，材料決定著3D打印應用的范圍及領域。3D打印材料目前主要有PLA材料、工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、金屬材料和陶瓷材料等。本文采用PLA材料，PLA即聚乳酸，是由玉米和木薯等植物經過多道工序提煉出淀粉，經微生物發酵成乳酸，再聚合成聚乳酸。與傳統塑料相比，PLA更為安全、低碳、綠色。PLA的單體乳酸是一種廣泛使用的食品添加劑，經過體內糖酵解最后變成葡萄糖，在生產使用過程中，不會添加和產生任何的有毒有害物質。PLA材料生產出來的的廢品可以通過掩埋處理，經過半年至一年左右，降解為水和二氧化碳。PLA的原材料為可再生資源，廢棄物又環保無害，這種生態材料具有極大的發展前景。

目前，最新型的可溶性PLA材料，可以由水、酒精等溶劑溶解，一般只需要幾個小時，見效極快，是本文采用的3D打印材料。

2 3D打印在脫胎漆器制作過程的應用研究

本文以3D打印在手鐲漆器模型制作為例，來呈現3D打印在脫胎漆器制作過程中所具有的優勢。其設計制作由3D建模、3D打印、漆器制作和脫模這4個部分組成。3D建模部分主要是利用3DSMAX軟件按照手鐲漆器尺寸要求進行建模，3D打印部分主要是從3DSMAX軟件中導出構建好的手鐲漆器模型輸入到3D打印機中進行打印，漆器制作部分主要是基于上述兩個步驟生成的3D手鐲底模模型利用傳統工藝進行制作，脫模部分主要是利用溶劑把3D打印出來的底模溶解，成為傳統意義上的脫胎漆器。

2.1 3D建模

底模模具是按照設計要求制作的三維造型（如：傳統脫胎漆中的瓶、碗、茶具等，亦或是現代年輕人更愿意接受的動漫人物形象、玫瑰花等）。即不同的脫胎漆器具有不同的外部形狀，制作人員可以根據個人喜好，私人定制多種不同的脫胎漆器的底模。一般采用3DSMAX等三維制作軟件進行制作，用多邊形建模或者樣條線建模，無需添加任何材質紋理。由于電腦文件的可復制性，完全達到批量生產的效果。

本文搭建的模型是手鐲造型，該造型需設計手鐲內外徑的尺寸，鐲面的寬度等。三維模型的尺寸直接影響后面3D打印樣品的成型。在保證手鐲曲面造型完整的情況下，盡量用最少的三角面來制作，這樣在后面轉化成.STL格式的時候不容易出現破面。本文使用3DSMAX 2014構建手鐲模型。

首先，使用樣條線命令構建手鐲的橫截面。由于手鐲的橫截面是一個類似彎弓的形狀，所以可以先創建一個長30mm，寬10mm的矩形。右鍵點擊矩形轉化為樣條線，保持一個長邊30mm不變。選擇另外兩個角點，點擊右鍵選擇bezer角點命令使其成為手鐲的鐲面，仔細調整兩個角點的位置和曲線，其在后面直接關系到手鐲成品美觀。經反復調整確認無誤，手鐲的橫截面制作完成。接下來制作手鐲的內徑。先創建一個直徑為80mm的圓形樣條線，在修改面板下面選擇放樣命令，點擊拾取橫截面命令，左鍵選擇剛才制作的手鐲橫截面，3DSMAX軟件自動生成一個三維的手鐲模型，其參數為本文之前設置的參數。

2.2 3D打印機打印底胚模型

本文采用的3D打印機是弘瑞z500，其成型原理為熔融堆積（FDM），平臺的尺寸為360*350*560mm，噴嘴直徑為0.4mm，打印速度為10-150mm/s，精度為0.01mm。其具有高端快速成型機的精度和靈活性，而體積又與桌面3D打印機一樣小巧，使其成為在有限的空間和預算下進行原型制作的理想選擇。

三維軟件設計出的手鐲造型，轉換為.STL格式，這是一種目前市面上流行3D打印機的識別格式文件。用可溶性PLA進行打印制作。本文中使用水溶性的PLA。用酒精等其他溶劑可溶性PLA制作亦可，并不影響最后制作結果。經過6個小時后，手鐲模型打印完成，如圖1所示。對3D打印出來的模型進行表面的修整處理，以增加底漆的附著性。

2.3 傳統工藝制作脫胎漆器

對打印出來的手鐲模具進行裱布處理。用涂滿大漆的麻布均勻的包裹在手鐲表面。然后將生漆調制的粗灰均勻刮附在麻布上，等陰干24小時以后，再進行打磨、刮裂等工序，平整麻布表面。把中灰刮附涂抹，以填補粗灰的空隙，重復以上步驟。等中灰工序結束后，最后再上細灰，再次重復。這樣反復上漆、刮灰以后漆器雛形已經完成。然后用不同型號的砂紙反復打磨手鐲表面，使其平滑，最終制成漆器底胎。

2.4 脫底模處理

為已制作好的漆器底胎脫去底模。可從預留的進出水口（模具不顯眼處，如底盤、接縫等）倒入溶劑。本文采用水溶性PLA材料制作，故倒入清水即可。其他用酒精等溶性PLA材料制作的底模，倒入相應的溶劑進行溶解，并不影響最后成品。根據當時的氣溫（30攝氏度），本作品浸泡時間為8個小時，絕大部分底模模具已經分解，有未分解完全的部分也已經軟化變形，可輕易隨溶劑倒出，達到脫去底模模具的目的。再經過最后的髹飾技藝，最終制作完成。如圖2所示。

3 結束語

本文研究探索了3D打印技術在傳統的脫胎漆器底模造型上的應用。實驗結果表明，該方法能夠有效應對高空間復雜度的底胚模型制作，突破了傳統手工創作的局限。實驗不僅大大降低了底模制作和取出的難度，還增加了脫胎造型的種類。新型技術與傳統技藝的融合帶來了多種可能性，為國家非物質文化遺產的傳承保護注入新的活力。此技術目前還處于初步實踐階段，人物和動物表情等超級復雜的圖形效果表現還不盡如人意，但隨著3D打印技術的不斷進步，相信傳統的脫胎漆器會有更美好的明天。

圖2 最終效果

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