工藝陶瓷雕塑數(shù)字3D切片支撐的運用

摘要：雕塑材質(zhì)的種類有很多，如銅、玻璃鋼、樹脂、磚、合金、大理石、木、水晶、陶瓷等，每種材質(zhì)的屬性和質(zhì)地千差萬別。正因多種可能性，才能讓工藝陶瓷雕塑具有色彩斑斕、獨一無二的魅力。數(shù)字化為工藝陶瓷雕塑提供技術(shù)支撐，廣泛應(yīng)用在產(chǎn)品制作、產(chǎn)品研發(fā)以及產(chǎn)品多樣性的個性化數(shù)字市場。文章重點論述了工藝陶瓷雕塑數(shù)字3D切片支撐的運用，針對雕塑加減法的創(chuàng)作及流程的映射，提出創(chuàng)作成果和升級的技術(shù)方案等。經(jīng)過長期實踐，在克服諸多阻礙的同時，實現(xiàn)數(shù)字3D切片支撐技術(shù)在工藝陶瓷雕塑創(chuàng)作速度、質(zhì)量和精度方面的有效升級，未來可為工藝美術(shù)陶瓷雕塑提供造型方面的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：工藝陶瓷雕塑；3D切片支撐技術(shù)；應(yīng)用

一、工藝陶瓷雕塑及其數(shù)字3D切片支撐技術(shù)概述

工藝陶瓷雕塑是一種綜合應(yīng)用陶瓷材料和藝術(shù)雕塑技法的藝術(shù)形式，它以陶瓷材料為基礎(chǔ)，通過造型、雕刻、燒制等工藝，創(chuàng)造出具有裝飾性和觀賞性的作品。隨著陶瓷工藝技法的發(fā)展演變，陶瓷雕塑藝術(shù)產(chǎn)生了形式上的轉(zhuǎn)變。工藝陶瓷雕塑在保留傳統(tǒng)手工技藝的同時，也融入了現(xiàn)代科技的應(yīng)用，其中數(shù)字3D切片支撐技術(shù)無疑是一項重要的創(chuàng)新。

工藝陶瓷雕塑的制作基礎(chǔ)是陶瓷材料的選擇和準(zhǔn)備。陶瓷材料具有獨特性，包括可塑性高、耐高溫等。在制作工藝陶瓷雕塑時，首先需要選擇合適的陶瓷原材料，如陶土等，并經(jīng)過粉碎、篩分、攪拌等工序進(jìn)行材料上的準(zhǔn)備。其次，工藝陶瓷雕塑的制作過程包括造型和雕刻。造型是根據(jù)藝術(shù)家的創(chuàng)作意圖對雕塑主題進(jìn)行造型上的設(shè)計與構(gòu)思，通過手工捏塑、模具制作、拼接等方式進(jìn)行。最后，藝術(shù)家利用各種雕刻工具進(jìn)行細(xì)節(jié)的雕琢，以塑造出符合創(chuàng)作預(yù)期的藝術(shù)形象。

隨著時代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，數(shù)字3D切片支撐技術(shù)應(yīng)用于工藝陶瓷雕塑創(chuàng)作之中，極大推動了工藝陶瓷雕塑的發(fā)展和創(chuàng)新。數(shù)字3D切片支撐技術(shù)是一種利用計算機(jī)軟件和先進(jìn)的3D打印技術(shù)，對雕塑形象進(jìn)行分層切片的技術(shù)。使用這項技術(shù)，藝術(shù)家可以通過計算機(jī)進(jìn)行模擬和設(shè)計，將雕塑形象切割成多個薄層，并按照一定規(guī)律打印出來。

數(shù)字3D切片支撐技術(shù)在工藝陶瓷雕塑中的應(yīng)用有以下幾個優(yōu)勢：一是能夠提高陶瓷雕塑的精度和細(xì)節(jié)表現(xiàn)。傳統(tǒng)的手工雕塑受制于藝術(shù)家的技藝和工具，難以達(dá)到理想的精度和細(xì)節(jié)要求。而數(shù)字3D切片支撐技術(shù)可以精確模擬雕塑形象的每一個層次，并通過3D打印技術(shù)將其逐層打印出來，使得雕塑的細(xì)節(jié)表現(xiàn)更加真實和精確。二是可以提升陶瓷雕塑的制作效率。傳統(tǒng)的工藝陶瓷雕塑制作過程時間較長，需要經(jīng)過多次手工造型和雕刻。而利用數(shù)字3D切片支撐技術(shù)，藝術(shù)家可以通過計算機(jī)軟件進(jìn)行模型的設(shè)計，然后將其直接發(fā)送給3D打印機(jī)進(jìn)行打印，大大縮短了陶瓷雕塑的制作周期。

實踐表明，工藝陶瓷雕塑數(shù)字3D切片支撐技術(shù)具有可操縱、數(shù)控性和更新化的潛質(zhì)。在創(chuàng)作時，藝術(shù)家可根據(jù)支撐的位置調(diào)整大小，從而減少對雕塑外觀的不良影響。在未來，工藝陶瓷雕塑數(shù)字3D切片支撐技術(shù)仍然具有不可忽視的衍生空間。

二、工藝陶瓷雕塑數(shù)字3D切片支撐的制作過程

在工藝陶瓷雕塑數(shù)字3D切片支撐的制作過程中，通過3D建模軟件，藝術(shù)家可以按照自己的創(chuàng)作意圖進(jìn)行形狀和細(xì)節(jié)上的設(shè)計。在這個過程中，藝術(shù)家需要考慮雕塑的尺寸、比例、表面紋理等內(nèi)容。

在模型設(shè)計完成后，需要對模型進(jìn)行切片處理。切片是將模型切分成多個薄層的過程，這一步是數(shù)字3D切片支撐技術(shù)的關(guān)鍵，通過計算機(jī)將模型分層，把陶瓷雕塑實體分解為一系列的薄片。接著，需要對每一層進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計。支撐結(jié)構(gòu)的作用是支持雕塑模型的懸浮部分，防止其變形或失真。藝術(shù)家可以根據(jù)雕塑的結(jié)構(gòu)和需要，設(shè)計出合適的支撐結(jié)構(gòu)，并將其添加到每一層切片上。

在完成切片支撐的設(shè)計后，需要將每一層分別發(fā)送至3D打印機(jī)進(jìn)行打印。3D打印機(jī)會根據(jù)切片的信息，逐層打印出相應(yīng)的薄片。打印材料可以選擇耐高溫的陶瓷材料，以確保打印出來的薄片具有良好的耐久性和質(zhì)感。當(dāng)所有的薄片都打印完成后，將它們進(jìn)行拼裝，組成完整的雕塑模型。拼裝時需要注意每個薄片的位置和連接方式，確保雕塑模型的整體穩(wěn)定性。完成拼裝后，將雕塑模型送入窯爐進(jìn)行燒制，燒制的溫度和時間根據(jù)所選用的陶瓷材料來決定。

在燒制完成后，工藝陶瓷雕塑便可進(jìn)行上釉和裝飾，以增加其藝術(shù)效果和觀賞性。上釉可以改變陶瓷表面的光澤、色彩和紋理，增強(qiáng)陶瓷雕塑的觀賞效果；裝飾則可以通過繪畫、貼花、金屬鑲嵌等方式，為陶瓷雕塑增添更多的美感和獨特性。

3D打印的應(yīng)用大大提升了制作效率，人工干預(yù)損耗的操作時間在技術(shù)支撐的前提下得以減少，降低成本。藝術(shù)家在產(chǎn)出的過程中能夠保證陶瓷雕塑主體形狀和部分細(xì)節(jié)的完整性，尤其針對藝術(shù)家在翻制過程中遇到將原子灰打磨的微小細(xì)節(jié)失敗的情況，在數(shù)字3D切片支撐環(huán)節(jié)得到了有效處理。該問題解決后，藝術(shù)品的質(zhì)量得到保證，對總體的影響等比例正向相關(guān)。

三、工藝陶瓷雕塑的局限及其優(yōu)化

工藝陶瓷雕塑作為一種深受人們喜愛的藝術(shù)形式，具有獨特的裝飾性和觀賞性。然而，它也存在一些局限性，需要進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)。切片支撐之間運用的耗材仍然是一項挑戰(zhàn)，而針對不同材質(zhì)去掉支撐依然是結(jié)構(gòu)性問題。因此，在陶瓷雕塑數(shù)字3D領(lǐng)域仍然具有可提升的空間，在探索研究的實踐道路上依然要保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖址ǎ罱K實現(xiàn)不同材質(zhì)的數(shù)字化，從而衍生出陶瓷雕塑的獨特創(chuàng)作方式。

以下對工藝陶瓷雕塑的局限及其優(yōu)化進(jìn)行簡要分析。

首先，傳統(tǒng)的工藝陶瓷雕塑制作過程需要經(jīng)過多次手工造型和雕刻以及燒制的過程，因此制作周期較長。為了優(yōu)化這一問題，可以利用數(shù)字3D切片支撐技術(shù)，通過模型的數(shù)字化設(shè)計和3D打印的薄層制作，大大縮短其制作周期。

其次，傳統(tǒng)手工雕塑的雕刻精度受藝術(shù)家手工技藝和使用工具的限制，難以達(dá)到理想的精度和細(xì)節(jié)要求。為了提高雕刻精度，可以利用數(shù)控機(jī)床等現(xiàn)代高精度工具輔助雕刻，或者使用3D打印技術(shù)直接打印出細(xì)節(jié)豐富的雕塑模型。

在材料的選擇上，傳統(tǒng)工藝陶瓷雕塑使用的陶瓷材料存在一些局限性，如燒制溫度范圍窄、顏色單一等。為了拓寬材料的選擇范圍，可以結(jié)合其他材料進(jìn)行創(chuàng)新，如搭配金屬、玻璃等，使得雕塑具有更加多樣化的材質(zhì)和效果。

工藝陶瓷雕塑的制作過程需要耗費大量的時間、人力和材料，為了降低成本，可以通過改進(jìn)工藝流程和增加自動化機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用，提高制作效率和降低人力成本。同時，傳統(tǒng)工藝陶瓷雕塑的形象多以人物、動物為主，相對單一。為了拓寬形象的選擇范圍，可以結(jié)合現(xiàn)代藝術(shù)、抽象藝術(shù)等，創(chuàng)造出更加多樣化和具有豐富性的雕塑形象。

傳統(tǒng)工藝陶瓷雕塑在面對外界環(huán)境、氣候等因素時，容易破損和遭受腐蝕。為了提高陶瓷雕塑的耐久性，可以在制作過程中加入多種增強(qiáng)材料，如纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，提高陶瓷雕塑的強(qiáng)度和抗風(fēng)化性能。

為了優(yōu)化和突破工藝陶瓷雕塑的局限，需要結(jié)合現(xiàn)代科技和創(chuàng)新技術(shù)，如數(shù)字3D切片支撐技術(shù)、數(shù)控工具等的應(yīng)用。此外，還可加強(qiáng)與其他傳統(tǒng)和現(xiàn)代藝術(shù)形式的融合，提高雕塑的創(chuàng)作深度和表現(xiàn)力。通過持續(xù)的改進(jìn)和創(chuàng)新，工藝陶瓷雕塑的發(fā)展將更好地滿足人們對于藝術(shù)品美感和觀賞性的需求。

筆者基于優(yōu)化切片支撐技術(shù)，提出以下幾點思考；第一，在模型失真的情況下，通過優(yōu)化切片技術(shù)提升清晰度，使每一幀切片的厚度、平滑表面的紋理能夠完整呈現(xiàn)，攻克這項技術(shù)是未來具有可選擇性的一個方向。第二，在導(dǎo)入單個模型的前提下，實現(xiàn)切片同個模型，而且打印的數(shù)量、大小均不受限制，這不僅能提高作品出產(chǎn)的速度和效率，而且可以縮短時間，減少重復(fù)切片繁瑣的操作，實現(xiàn)量產(chǎn)的能力。第三，可將單獨物體進(jìn)行分區(qū)切片，節(jié)省打印空間，實現(xiàn)切片區(qū)域模型之間自動生成卡扣榫卯，對后期修理模型能夠起到輔助作用。第四，現(xiàn)階段3D打印機(jī)能實現(xiàn)單獨材質(zhì)的應(yīng)用，但無法實現(xiàn)多個材質(zhì)的混合使用，也無法實現(xiàn)疊加狀態(tài)。在切片操作時，可進(jìn)行分區(qū)添加材質(zhì)屬性，同時解決3D打印數(shù)字陶瓷雕塑的材質(zhì)復(fù)刻問題。如此一來，不僅具備造型的完整性，而且經(jīng)過切片的優(yōu)化升級，能夠使工藝陶瓷雕塑3D打印數(shù)字化出現(xiàn)具有不可預(yù)見性的材質(zhì)自由，更具有隨機(jī)性，從而創(chuàng)造出更具個性化和無可替代的視覺感受。

最后針對支撐優(yōu)化升級的策略進(jìn)行推斷與總結(jié)：首先，在過往的實踐中，支撐添加的方式主要有兩種，包括手動添加與自動添加，二者各有各的優(yōu)勢。手動添加的弊端就是速度過慢，但位置可以自由變換，精準(zhǔn)調(diào)整支撐位置，確保模型在打印的過程中不會彎曲形變。自動添加速度很快，但位置不精準(zhǔn)，模型在打印的過程中經(jīng)常出現(xiàn)不完整的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)只打印了一個底板的情況。那么，兩種添加方式是否可以融合，優(yōu)化兩者的優(yōu)點，以規(guī)避各自支撐方式的不足，這是值得思考的。其次，優(yōu)化支撐連接粘合點。在打印過程結(jié)束、整理模型時常常會出現(xiàn)焊接點過于牢固，以至于在去掉支撐的環(huán)節(jié)浪費了很多的時間和人力，同時在修補(bǔ)模型中需要打磨精修，大大增加了工作量，在優(yōu)化支撐中是否可以轉(zhuǎn)換成另一種方式去添加。再次，添加支撐與模型形成不一樣的材質(zhì)，這一點是在研究實踐過程中需要考慮的問題。通過放置兩種材質(zhì)的料槽形成材質(zhì)屬性上的差別，讓支撐與模型表面形成反差，以及質(zhì)地不同的情況，這樣能夠有效降低后期修理模型的時間，減少不必要的勞作。當(dāng)兩種材質(zhì)形成反差，去掉支撐的過程將會非常順利，不會出現(xiàn)將模型損壞的情況，從而確保模型的完整性。

總而言之，優(yōu)化支撐材質(zhì)分區(qū)管理是比較有效的打印方式，介于切片與支撐的優(yōu)化策略，在工藝陶瓷雕塑3D打印數(shù)字操作過程中實現(xiàn)兩者交互、并行的優(yōu)化方案。基于打印技術(shù)的更新迭代速度，在未來的工藝陶瓷雕塑3D數(shù)字化打印領(lǐng)域，將會有更高的發(fā)展?jié)摿偷臻g。

參考文獻(xiàn)：

[1]董方方，杜爽，廖飛等.基于骨架提取的彎管類結(jié)構(gòu)無支撐3D打印混合切片方法[J/OL].計算機(jī)集成制造系統(tǒng)：1-16[2023-10-25].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.5946.TP.20220613.0846.006.html.

[2]朱元杰.多自由度切片無支撐微光刻3D打印技術(shù)研究[D].華南理工大學(xué)，2022.

[3]雷聰蕊.多材料3D打印切片算法研究及軟件開發(fā)[D].陜西科技大學(xué)，2022.

[4]]袁野.連續(xù)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料3D打印軌跡規(guī)劃研究[D].江南大學(xué)，2022.

[5]王琛，張佳音.熔融沉積3D打印切片軟件參數(shù)設(shè)置要點[J].軟件，2021，42（05）：81-83.

[6]劉磊.面向無支撐3D打印的五軸FDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2020.

作者簡介：

張佳萌（1991—），男，漢族，福建泉州人。畢業(yè)于魯迅美術(shù)學(xué)院雕塑系。2018年參與國家藝術(shù)基金3D打印數(shù)字雕塑項目，2023年創(chuàng)立“佳萌3D打印數(shù)字陶瓷雕塑工作室”。