3D打印技術在脫胎漆器工藝中的應用探究

劉顯波,陳亞翔

(湖北工業大學藝術設計學院,湖北 武漢430068)

從河姆渡新石器時代遺址出土的朱漆木碗為始,中華漆器工藝綿延傳承已有七千年歷史.胎體成型是制作漆器的第一步,其后所有的漆工藝皆附麗于其上.脫胎工藝作為我國首創的一種漆器成型工藝,創造性地使用麻布與生漆作為造型材料,在創生后的二千余年間得到大量應用,使脫胎漆器成為我國漆工藝的重要特色品類.

1 脫胎漆器工藝的特點

戰國中期時起,楚式漆器開始創生夾纻脫胎技法,將之應用于一些成型困難的器物的制胎工藝中.至公元四世紀,夾纻脫胎工藝開始走向成熟,已經能夠制作大型且形態復雜的夾纻漆器.尤其是六朝佛寺中的佛像制作,由于應用了脫胎法,造型自由,且不易變形開裂,堅實輕便抗摔,利于塑像的表面裝飾.唐宋以后,日用器物如碗、盤、瓶、盒、盞托、酒注等流行花瓣式造型,這類不便于以竹木制胎的器物,常應用脫胎工藝制作胎體.由此直到元、明、清時期,脫胎工藝延續應用,成為復雜形態漆器的主要成型技法.[1]

1.1 易于成形

脫胎漆器成品內部以麻布、細棉布等材料作為胎骨,在裱布工藝前先要以泥、石膏等材料塑造形體,這些軟性的可塑形材料相較于木、竹等硬質材料來說,更易于制作方、圓以外的復雜形態以及大型漆器作品.在當今藝術品生產與消費講求個性化的時代,脫胎工藝能擺脫硬質實體胎成型的材料局限,給創作者帶來更自由的發揮空間.

1.2 質地輕巧

六朝時期佛寺眾多,從唐朝詩人杜牧“南朝四百八十寺,多少樓臺煙雨中”的詩句中就可知當時佛教盛行的面貌.佛像除了平時瞻仰朝拜,每逢節日慶典,還要將佛像從寺廟抬出繞街行走,也稱“行像”,這類可以抬行的佛像就是用夾纻脫胎法來制作的.[2]“輕便”是制作大型脫胎漆藝作品最顯著的優勢,不但給大型漆藝作品的制作帶來了效率,而且增加了漆器的實用性和適用范圍,因而備受推崇.

1.3 堅韌耐用

脫胎漆器的主要應用范圍是形態較為復雜的日用器物,如異形的杯、盤、碗、盞、瓶等,因此對胎骨的堅牢度要求很高.脫胎漆器內部使用的麻布材料,本身韌性就超過木、竹等固態材料,在與漆灰或漆糊結合固化徹底后,兼具了穩固性與韌性,在外部受到磕摔碰撞時產生的結構應力大大高于實體胎材料,因此有著“摔不爛”的美名[3].

2 3D打印技術在脫胎漆器工藝中的應用前景

2.1 3D打印技術在脫胎工藝中的應用價值

3D打印技術是計算機輔助下的快速成型技術,于20世紀80年代起源于美國,利用三維軟件3Ds Max、Rhinoceros等制作三維數據模型,模型導入3D打印機后,通過材料的逐層累積疊加成型,是當今科學技術進步的一座重要里程碑.

傳統脫胎工藝通常采用泥或石膏、苯板制作胎體,制作大漆與糯米糊調和的漆糊,以漆糊層層裱布附著于胎體上,重復裱布二至六層,待裱布蔭干成型后,以敲擊、浸泡、挖除法脫去器型中的胎體.通過計算機手段實現脫胎漆器模型的三維數字化和可打印輸出技術,優點在于制作時間周期短,且一次建模能多次打印使用、方便修改,從而達到批量生產的前景,為推動傳統手工藝突破技術局限,走向產業化帶來了無限可能.這項技術能降低脫胎漆器的胎體手工造型難度,突破復雜造型難以依靠傳統手段脫除胎體的工藝局限,能為漆藝術家和其他相關的工藝美術愛好者的漆藝創作,為漆藝創作者打破相關技術壁壘,實現更多的創作便利.

2.2 3D打印技術在脫胎工藝中的應用手段

3D打印輔助脫胎工藝的基礎有兩個:一是建立數字化三維模型,必須是封閉的實體模型;二是打印材料的選擇,打印材料則是形成器物胎骨的媒介,決定最后的脫模方式和難易程度.

目前常用的3D打印材料分為可溶和不可溶性兩種.可溶性材料如PVA(聚乙烯醇)、HIPS(聚苯乙烯)材料,前者可溶于水和酒精等溶劑,后者可溶于檸檬烯溶劑,具有綠色環保的優點,前者在潮濕氛圍下易產生形變,且二者成本皆相對較高.不可溶材料主要包括PLA(聚乳酸)、ABS(工程塑料)材料,其優勢在于變形率小,牢度高,材料成本較低.一般選用制作胎體的打印材料要根據胎體的復雜程度而定,基本應用思路在于,形態對稱、易于脫胎的3D打印胎體,適合使用不可溶性材料;而形態復雜,口部呈閉合半閉合狀的胎體,適合使用可溶性材料.在大型模型的脫胎技術上,還可以使用將三維模型加以切分的思路,分區打印后粘接為整體再進行脫胎工序的方法,從而適應目前桌面3D印機打印尺度較小的局限,擴大3D打印技術在脫胎漆器工藝中的適用范圍.

3 3D打印技術輔助制作脫胎漆器的應用實驗

選擇河南偃師杏園唐李歸厚墓出土的帶圈足六瓣菱口形漆盒(圖1)作為形態依據(原物出土時已嚴重殘損,圖1為發掘報告所繪制之復原圖)[4],通過對文物資料的觀察,及與同時代同類多瓣造型器物的對照剖析,確定器物的建模參數,并通過3D打印技術輔助復原該件器物造型,來探究3D打印技術在復雜脫胎漆器制作中的具體工藝流程.

圖1 偃師杏園唐李歸厚墓出土漆盒形態圖

本實驗過程由三個部分組成:1)利用3DSMAX軟件按照漆盒的尺寸和外觀特征進行建模和打印模型;2)運用傳統的夾纻法進行裱胎制作胎骨,完成脫胎工藝;3)在脫胎后的麻布胎骨上刮灰、髹漆,最終完成脫胎六瓣菱口形漆盒的制作.

3.1 器物建模和3D打印

根據脫胎漆器制作的物理特性要求,將李歸厚墓漆盒的樣式析分成三段式(盒蓋、盒身、圈足)分別建立模型,并預設內外徑尺寸即胎體厚度和漆盒高度等,在保證造型完整的情況下,使用盡可能多的渦輪平滑次數,保證在后期轉化成.STL格式時不出現破面,使模型曲面光滑流暢.

先用樣條線命令構建整個六瓣形器身的橫截面和側面最外圈邊沿線,將側面最外圈邊沿線垂直相交放在編輯好的橫截面方向并添加中軸線作為器物外形輔助參考線,然后輸入擠出橫截面命令給定高度數值120 mm.側面曲線分割越精細則器型表面越平滑,最后封頂閉合頂面和底面.在模型子母口的位置將其分割,點擊修改面板中殼的命令輸入厚度20 mm,在盒蓋的子母口部分從里向外擠出100 mm,盒身子母口部分則由外向里擠100 mm使蓋子和蓋身能完美扣合.圈足給定高度10 mm,步驟同上.最后將建好的三部分模型選中在修改面板中點擊渦輪平滑10次,通過界面觀察,確認無誤后生成三維的模型數據,轉化成.STL格式(圖2).

圖2 六瓣菱口漆盒的三維建模

此次打印過程選用可溶性PVA材料進行模型打印,通過熱融沉積制造技術,按照三維物體的橫截面輪廓參數在操作臺平面上做計劃好的運動路徑,進行常規打印,直到盒蓋、盒身和圈足模型都打印完整.對打印出來的模型表面進行修整,由于PVA材料對水分的吸附力很強,打印完成后容易發生形變,應盡快在其表面涂刷快干涂料加固處理,起到隔水的作用,并在內部整體填充陶泥,增強胎骨的強度,方便后期裱布刮灰的工序.

3.2 3D打印模型輔助脫胎工藝

在打印出來的多瓣形模具外表面上進行常規裱布工序,將糯米粉與水混合調制的米糊與等量生漆調合煉制均勻,制成漆糊,均勻涂在打磨之后的模型表面,覆蓋上夏布,在夏布表面再次涂覆漆糊,以刮刀刮去多余漆糊,務必使夏布緊貼胎體,處處壓實,等待干燥后刮填縫漆灰,干后打磨,完成第一道裱布工序.裱布工序重復四次,依次裱褙一層細棉布、兩層纻麻布、一層細棉布(圖3).

圖3 裱布脫胎工序

模型的三個分體盒蓋、盒身、圈足分別完成裱布工序后,將之再次放入蔭房.約裱布層徹底干透穩定后,取出模型并泡入水中.因本次實驗使用可溶性PVA材料,直接浸泡在清水中一小時后模型即完全溶解.水洗清除完全殘留物后盡快晾干定型夾纻漆胎,并在盒蓋、盒身、圈足脫胎后裸露出的內部刮填縫灰、打磨糙漆,整理漆胎形態,利用生漆與黑漆各半調合成的漆液,將圈足與盒身粘接為一體.入蔭待其完全干燥,3D打印輔助脫胎的制胎工序即告完成.

3.3 完成六瓣菱口形脫胎漆盒的制作

胎體制作完成后,進行刮灰工序.用瓦灰與生漆調和的漆灰糊均勻刮涂在漆胎的內、外表面.由于本次實驗制作的漆盒形態復雜,凹凸面較多,在刮灰時難度較大,綜合利用漆刷和漆刮板進行刮灰工作.依次使用粗、中、細瓦灰完成三道刮灰作業,每層漆灰入蔭干燥后皆須打磨.刮灰工序完成后進行糙漆、中涂、上涂作業,隨著漆層的逐漸增多,用來打磨的砂紙也逐漸變細.在上涂作業完成后,使用3000-10000號砂紙依次打磨拋光,最后進行傳統揩清推光工序,經過三次推光后,這一件六瓣脫胎素髹漆盒就完成了(圖4).

圖4 最終效果

4 結論

本次3D打印輔助脫胎漆器實驗作業所復制的唐李歸厚墓漆盒的實驗過程表明,3D打印技術應用于脫胎漆器的制作具有完全的可行性,不僅可為考古發現殘損漆器物的復原仿制、博物館珍貴藏品的復制帶來便利,也能滿足相關文創產品開發的需求,具有廣泛的應用前景[5].此方法能高效精準地解決空間復雜的模型制作問題,打破傳統手工藝的局限,較大程度降低模型制作的工時效率,豐富脫胎工藝造型的自由度,為漆藝創作帶來更多可能性.

然而應該看到的是,3D打印技術所使用的打印材料比起石膏等傳統不可溶模型材料的成本普遍偏高,所以在批量器物模型生產時應進一步思考開發更優的制作方案.將3D打印復雜模型技術的精準優勢、效率優勢和石膏等塑形材料的成本優勢結合使用.對形態相對簡單、易于脫模的造型,利用硅膠翻模技術進行外模翻制,再以石膏灌注批量制作脫胎漆器用的內模,來滿足社會大批量生產的需求.而對于硬質模難以脫出的復雜造型,目前仍以應用可溶性材料為最優方案.因此亟待可溶性3D打印材料在未來的進一步發展,從而為以產業化開發模式制作脫胎漆器提供目前所急需的性能與成本支撐.