付洪萍 樂詠梅


數字技術與3D打印技術融入陶瓷創新設計與陶瓷制作領域,引發了陶瓷創新制作新浪潮,詳細介紹了數字動漫陶瓷的創新設計手段、陶瓷制作工藝流程、使用的科學技術及手工藝技術要領等,了解到數字技術的加入給陶瓷制造業帶來新的挑戰與機遇,數字創新陶瓷呈現逐年遞增的趨勢,有力地支持了景德鎮國家陶瓷文化傳承創新試驗區的建設。
產業融合數字技術的發展正在超越傳統創新理論的范圍,在數字技術創新過程中,數字能力的嵌入和驅動開啟了產業結構的新篇章。數字技術+3D打印技術應用于陶瓷制作領域,本身就具有非常大的影響力,它變革了傳統的制瓷工藝,使制瓷的效率大大提高,數字技術的加入,大大提高了生產力,使產品在市場的競爭力顯著提高。
數字動漫陶瓷是運用了先進的數字技術+3D打印技術再結合傳統陶瓷制作工藝而產生的一種新型雕塑類的數字創新陶瓷。其制作中主要運用的數字技術有三維軟件的3D模型制作技術、三維雕刻軟件的數字雕刻技術及繪畫軟件的數字繪畫技術等。
數字動漫陶瓷作為動漫周邊產品之一,是極具文化特色的文創產品,因其附加值很高,其市場應用前景也很好。但一件成功的數字動漫陶瓷作品,其制作工藝流程較為復雜,要掌握的技術與技能也特別多,主要制作工藝流程及22道工序如圖1。
下面以動漫陶瓷作品“悟空”為例,詳細介紹各工序制作規范及技術要求(陶瓷作品效果如圖1)。
設計圖稿
作品思路和作品形象確定后就是畫出作品設計稿及原畫設計圖,設計稿使用簡單的鉛筆速寫,原畫設計圖要使用軟件Paint或者Photoshop等繪畫軟件再結合數字手繪板精細繪制(精細度要達到看清楚肌肉上的青筋),原畫師要畫出至少一個透視效果,一個側視效果圖(也可以更多視角效果)。
三維建模
有了多視角的原畫設計圖就可以運用三維軟件(譬如3ds Max或者Maya軟件)進行建模,三維軟件中運用多邊形建模技術進行建模,因為人物是左右對稱模型,建模時可以采用兩臂張開的對稱姿勢布線,結合鏡像修改器的使用,只需要建立人物的一半模型(如半張臉、右邊的身體和手臂及腿等),肩甲、上身皮帶、金箍棒及腿等部件可以分層制作(即另新建一個多邊形制作),模型的精細度只要達到五官大致像悟空就行,但各部分比例一定要準確,金箍棒及肩甲要有主要的突起,但不需要刻畫紋理,最后將各部件模型分別導出為OBJ格式文件。
雕刻精模
將三維軟件中各部件建模OBJ文件導入三維雕刻軟件ZBrush中(每一部件分別在軟件layers各層中),模型適當細分后運用常用雕刻筆刷進行細微塑形和雕刻,將角色五官及肌肉雕刻出來,進一步細分模型后再運用特殊筆刷(運用動物毛發或者皮膚等高清照片制作出來的通道筆刷)雕刻出角色細節及紋理(譬如悟空的體毛、皮膚肌理、青筋及金箍棒的銹斑等),雕刻時注意循序漸進的運用細分層級,總原則為確實不能雕刻的部分再進入下一分層級進行雕刻,能在本層級完成塑形和雕刻的盡量在本細分層級內完成(當然也可以回到低層級調整大形)。
姿勢調整
在ZBrush軟件中主要有三種常用方法來調整模型姿勢,分別是遮罩法、Z球骨骼法及曲線彎折法。作品“悟空”中我們采用遮罩法調整孫悟空的模型姿勢,此方法優點是簡單易用,缺點是不能調整重疊模型部分,因此調整前各層模型最好不要合并;Z球骨骼法優點是網絡重疊部分也不影響調整,但網絡模型必須合并為一;曲線彎折法所能調整的物體有限,不太適用于人物。
三維渲染
為數字模型賦予色彩并打上燈光就可以將其渲染出多維度效果,可以實現作品陶瓷質感的三維真實效果,且隨時可以修改作品的動態形態及配色方案,其意義對于創新創意設計非常重要。
模型切片
復雜的模型并不能簡單地使用一個石膏模具就能注漿成型,作品“悟空”使用的石膏模具共有13個,因此模型在3D打印前一定要進行模型切片處理,模型切片師要有豐富的切片經驗,并不是切片模型越多越好,也不是越少越好,得綜合考慮制作成本及生產繁易程度,但原則就是盡量能一起翻模的就不切除。在ZBrush軟件中進行模型切片比現實中實物切片好處多,一是切片模型間隙非常小且吻合度高,二是即使切錯了還是能重新切,三是切片容易(實物切片還需要鋸子等工具)。
3D打印
數字模型只有通過3D打印才能制作出真正的模種實物,3D打印技術是一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬、光敏樹脂或塑料等黏合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術。常用于陶瓷模種打印的技術有PLA材料打印及光固化樹脂打印技術,PLA材料打印是通過加熱材料逐層疊加打印,成型方便但精度不太高,且有明顯的打印痕跡;光固化樹脂打印精度比較高(工業級光固化打印機打印效率高,一天能打印幾公斤材料,甚至更多),而且沒有明顯的打印痕跡,但比PLA材料打印成本更高,還需要打印暗室及適應打印環境溫度的要求,作品“悟空”中悟空模種打印尺寸不大,不需要實心打印,打印壁厚2mm就可以,打印完后要進行打磨處理,等完全干燥后就可以使用。
石膏模具
打印后的模種需要制作成石膏模具才能進行陶瓷注漿成型,普通石膏模具制作技術并不難,但如果模種造型比較復雜,那就需要對模種進行多開片石膏模具制作,作品“悟空”中悟空的頭部就需要至少制作五開片石膏,其制作難度比較高。
注漿成型
瓷泥注漿成型是關乎陶瓷作品成敗的關鍵陶瓷工藝,其操作流程如圖2。
陶瓷泥漿主要有普通泥漿和臺達泥漿,臺達泥漿(高嶺土成分含量較高)成瓷骨質較軟,容易變形,但成瓷高白,適合做中小件陶瓷;普通泥成骨質較硬,適合做大件陶瓷。其技術要領主要有:清理模具是為了使模具模塊縫隙?。ㄇ謇砟>邥r常用木制工具,不能使用金屬工具清理,那樣容易損壞石膏模具);拌漿是為了讓濃泥漿有較好的流動性,便于回漿流暢(如果是用泥條自己打漿,打漿時則應加水至較濃的泥漿后,再加入少量的仙水物質,增加泥漿電解質從而增加其流動性,瓷泥與仙水的比例通常是1:10000);滿漿是為了觀察泥坯成型的壁厚(多切片模型,通常上部分比下部分模型泥坯壁薄一些,如果上重下輕,燒成瓷時容易彎曲變形,放置時重心也不太穩);回漿時應讓回漿孔內外氣流相通,保持內外氣壓一致,以避免回漿后泥坯向內塌陷變形(通常用空心管引流、氣汞吹氣等方法);開模時機通常為注漿口處泥坯剛剛干燥且不粘手之時。
泥坯接坯
多切片模型通常要在泥坯時就將其接為一個整體,以便于燒成整體陶瓷。接坯主要分為濕接和干接兩種,濕接是在泥坯還未干燥前進行,泥坯從石膏模具中取出后不久,且泥坯表面觸摸無濕潤感覺,就可以用泥漿涂抹接口處,將泥坯按正確方位接上并按壓10秒左右,濕接的好處是容易接成功,且成瓷后不會產生裂縫;干接比較難,不容易接成功,且成瓷后常會產生裂縫等,但是在特殊情況下要掌握的一種接坯方法(譬如在修坯時不小心弄斷了模型的手指、頭發等),干接常采用接頭泥(接頭泥主要成分為同種泥漿、粘接粉、素燒后坯磨細成粉等按照一定比例混合而成的泥)來接兩個干燥的泥坯,接前要將兩接口充分打濕成泥漿后涂抹上接頭泥,按壓一定時間后接上,此法也可以修復泥坯表面開裂縫處,但接頭泥成份比例有所調整。
泥坯精修
精修泥坯是整個陶瓷工藝中比較重要的一環,直接影響到成品的外形精細程度,相當于對作品進行來一次再加工。由于注漿后泥坯上有模具模塊接縫突起,另外還有石膏模具磨損缺失處造成的注漿變形,此外還有注漿后泥坯上的小氣孔要補泥,精修泥坯時最好在泥胚半干時進行,也可以等干坯后在需要精修的地方補水再修補。
干坯打磨
泥坯干燥后叫干坯,泥坯經過精修后表面留下許多刀具的刮痕及細小的凹痕,這就要進行打磨,將泥胚表面處理光滑。干坯打磨主要有兩種方法,一種是干磨,另一種是濕磨,干磨先用研磨百潔布(一種不含砂粒的線條砂布)打磨,再用細海綿砂紙拋光坯體表面;濕磨就是先用大羊毫筆(不能使用狼毫筆,狼毫筆毛質堅硬,會使坯體表面留下明顯的毛痕跡)沾水濕潤坯體表面,再來回拖動磨平表面(濕潤的表面已泥化,容易變形壓平),精細尖角線條處則需要用小羊毫筆小心輕輕地拖過)。干磨比較適合表面積比較大的大件陶瓷,濕磨比較適合表面細節較多的精細陶瓷(陶瓷作品“悟空”采用的多是濕磨法打磨表面)。
釉下彩坯
一件動漫陶瓷作品色彩較多,但大部分是均勻純色,釉下彩主要適用于大面積上純色,釉下彩坯有上色速度快、上色均勻、色塊間分界線明顯、施釉成瓷后表面光滑、各種環境下不變色及顏色容易修補的特點,因此常用來大面積均勻上色。傳統釉下五彩通常是粉狀顏料,通過溶解于水上色,不但色彩種類很少而且不容易均勻上色,常會有筆劃的痕跡,如今市場上有多種顏料可以克服這一缺點,有的通過多層多遍上色、有的通過制作成類似于水彩一樣的顏料,不但可均勻上色而且還可以通過不同比例混合調色,通過使用新材料和新顏料,如今的釉下彩顏料幾乎可以覆蓋所有的色系色彩。
素燒彩坯
釉下彩坯后在施釉前還應素燒彩坯,因為釉下彩和上層的釉在高溫下很容易相互融合到一起(因釉在高溫下是液態具有流動性),造成色彩隨釉流動而竄色、色彩不均勻等缺點,因此要在施釉前進行低溫素燒,其目的是讓底層釉下彩色固化,使色塊即使在高溫下也不會隨上層液態釉流動,從而達到色彩界線分明且色彩均勻的特點,因而這一工藝很重要,素燒的溫度比烤花的溫度稍微高一些,通常是800℃至850℃左右。經過素燒后的坯叫素坯,素坯比干坯更堅固更便于運輸,因而市場上出售的坯常常是素坯,很少有干泥坯。
坯體施釉
陶瓷表面通常都會覆蓋一層薄薄的細密光滑的釉,釉按色彩來分主要有色釉和透明釉兩大類,釉的主要作用一是光亮、二是致密保護釉下色、三是不滲透水等,當然也有些陶瓷表面為了特殊質感不需要施釉。施釉主要有噴釉和涂抹釉幾種方法,噴釉是通過氣汞噴出釉霧在陶瓷坯體表面均勻施釉,主要適用于大面積整體施釉,不太適用于局部施釉,當然也可以通過可撕膠遮罩法實現局部施釉。如今可以通過多遍平涂新釉料達到均勻釉面效果,涂抹釉很容易實現局部上釉。陶瓷作品創作中,通常根據作品特點靈活運用不同的施釉方法。
支撐成型
通常陶瓷造型大多是上小下大、重心偏下較穩定,但是一些特殊造型的陶瓷就很難燒燒制成型,例如:兩條腿直立的動物和人、張開手臂的人物造型等,主要原因是在1300℃左右的高溫下,陶瓷因軟化受重力影響容易變形,因此需要在特殊的耐高溫支撐物支撐下才能燒成型。
高溫成瓷
瓷坯在高溫1100℃以上開始瓷化,1200℃左右瓷化比較完全,但這些并不是絕對的,因不同瓷土材料而有變化,一般來說1200℃以下成瓷的稱為低溫瓷,1250℃左右成瓷的稱為中溫瓷,1300℃以上成瓷的稱為高溫瓷(動漫陶瓷作品因特殊釉下彩顏料要求通常為中溫陶瓷)。
低溫釉接
由于動漫陶瓷結構比較復雜,會分部件燒成陶瓷(譬如孫悟空上半身和下半身及病毒底座等都是分部件燒成的),因此常要將各部件再次粘釉后低溫(1000℃左右)燒為一體,由于低溫下不會瓷化以致于不會變形,所以燒制前只要各部件釉接后能立穩,燒成后就會保持這姿勢成為一體。
釉上彩瓷
成瓷后的作品往往還需要進行釉上彩這一工藝,釉上彩具有精細線條及容易繪畫漸變色彩的特點,因此通常動漫角色的眼睛、嘴唇、眉毛、描金及漸變膚色等是通過釉上彩繪制而成的。釉上彩因是在成瓷的釉表面上彩繪的,因此烤花燒后其表面觸摸時并不光滑(若要光滑可以再覆蓋一層薄薄的雪白,雪白烤花燒后會變成透明光亮的薄層),且還有在極端環境下會變色的缺點,但釉上彩的色彩范圍非常豐富,是陶瓷彩瓷最常用的一種方法。
素燒烤花
釉上彩瓷后還要進行一次低溫素燒(780℃左右)燒制才能長期不變色(此燒制過程通常稱為“烤花”),素燒烤花通常是使用電窯燒,升溫階段300℃前應緩慢升溫(300℃前只讓底部電爐絲參與燒制),降溫階段如要打開窯門迅速降溫,也只能在200℃左右小開窯縫,低溫(200℃左右)階段降溫太快容易使陶瓷裂開。
部件組裝
一件作品若不是整體燒成的陶瓷,就要進行低溫釉接(前面已介紹)或使用陶瓷膠接成一體,陶瓷膠接通常有幾種方法,方法一是使用509AB膠水加陶瓷粉膠接法,方法二是使用濟公膠(一種可以粘接木、瓷及金屬等材料的膠水)加棚砂(主要成份氧化鋁)膠接法,兩種方法各有優缺點,509AB膠水不耐高溫但膠接比較牢固,濟公膠粘接十分迅速但不耐潮濕,因此在組裝部件時常結合靈活使用。
成品包裝
由于陶瓷是易碎品,通常需要有增加緩沖的材料包裝,為方便運輸,還要有適當的木架夾緊或者包裝盒等,好的作品當然需要好的包裝,這就需要為之設計包裝。
參考文獻
[1]章明.景德鎮陶瓷文化的歷史演進與現代傳承[J].文化學刊,2022(09):50-53.