激光雕刻技術在皮革產品中的應用研究

劉曉影，王婧，李丹

（成都紡織高等專科學校，四川 成都 611731）

0 引言

隨著現代工業技術的飛速發展，計算機智能化、數控生產已成為許多行業現代化轉型的重要手段。20 世紀90 年代開始，隨著激光雕刻技術的研發，雕刻行業迅速發展起來，其在紡織業、廣告業、木工業、工藝業、裝飾業、模具業、修建業、皮革業、印刷包裝等行業被廣泛應用。作為一種方便、快捷的材料加工技術，近幾年來，激光雕刻技術在皮革材料的應用范圍不斷擴大，對皮革材料的多種處理方式極大豐富了皮革制品與其圖案的多樣性，逐漸受到了設計師們的青睞。激光雕刻精度高、鏤空無毛邊、任意選形等多種優勢，符合鞋面、鞋材、皮具、手袋、箱包、皮服等皮革產品生產廠家的加工需求。

1 激光雕刻技術在皮革產品中的應用

隨著激光雕刻技術的快速發展，其快捷、便利、靈活的特點被廣泛應用在皮革產品批量加工及皮革材料圖案設計中。其精準、高效地切割技術，逐漸代替人工裁剪工藝，實現皮革材料批量切割，快速完成加工任務；另一方面，其加工的高靈活性與精準性成為設計師們實現產品多樣性、多變性設計的重要技術手段。設計師們利用激光切割、鏤空、浮雕、蝕刻等技術創作出各具特色的創意皮具產品，激光雕刻技術逐漸在現代時尚中成為主流創意技術表現方式。

1.1 激光雕刻皮革步驟

1.1.1 雕刻皮革圖案矢量圖設計

根據皮革產品款式圖效果，在CDR 或CAD 等適量軟件中完成雕刻圖案1:1 繪制。注意：所雕刻圖案尺寸大小需在激光雕刻機最大雕刻量程范圍內，避免皮革雕刻時超出雕刻機幅面范圍。

1.1.2 雕刻皮革圖案導出

將CDR 或CAD 矢量圖導出為“PLT”格式，為后續激光雕刻軟件能夠識別出雕刻圖案做準備。

1.1.3 激光雕刻模式選取與參數設置

將“PLT”格式雕刻圖案導入到激光機“Autolaser”參數設置軟件中，并根據皮革硬度、厚度、雕刻圖案效果需求，對皮革圖案雕刻模式、速度、光強等參數進行設置。因雕刻速度、光強對皮革雕刻效果影響較大，此過程需根據皮革雕刻后效果反復調試直至調到合適參數。

1.1.4 激光機雕刻皮革處理

將設置好雕刻參數的圖案導入至激光機中，并將所雕刻皮料放置雕刻臺上，確定圖案雕刻位置和雕刻最大邊框后調整皮料位置。注意：雕刻皮料務必保持平整，如有皮革表面有褶皺或起鼓等問題易造成皮革雕刻深淺不一。

1.2 激光切割技術在皮革產品中的應用

傳統皮革裁剪包括手工剪裁或裁料機，其中手工裁剪不僅速度慢，精準度也會受人工影響；傳統裁料機則需先開刀模，再裁切，若刀模不符合需要還需不斷調整、修正，但刀模成本較高，制作周期長。激光裁剪與切割類似，與傳統裁剪方法相比，激光切割技術更加精準、快捷、高效，極大地節約了時間和人工成本。激光切割技術運用激光把皮革材料燒透達到裁切的效果，其通過電腦設計圖形形狀及尺寸規格，利用激光雕刻機完成面料切割，切割效果不僅快速、精準，其切割邊緣更是光滑平整。該技術可在皮革面料批量裁剪和皮革編織產品中廣泛應用，相比普通裁料機、裁條機更為精準便捷，方式靈活。

如圖1 所示，以黑白琴鍵為設計靈感，提取琴鍵形制裝飾設計在項圈飾品設計中。首先根據所設計的款式圖在CDR 等矢量設計軟件中繪制需切割圖案1∶1 矢量圖；其次將CDR 格式矢量圖導出“PLT”格式，并將該圖形導入“Autolaser 激光雕刻軟件”中選擇激光切割，并選取1.2 mm 后羊皮材料，選取“切割”雕刻模式后，設置速度100 mm/s，工作強度50%雕刻參數，最終將圖形脫機下載并導入激光雕刻機中進行材料切割。通過激光切割技術完成切割圓形、長方形等常規圖形或根據產品設計需要完成異形材料切割材料的批量加工，既快捷、又能保證各材料形狀的精準性。

圖1 皮革激光切割過程圖

1.3 激光鏤空技術在皮革產品中的應用

傳統皮革雕鏤是皮雕藝術的一種形式，通過利用剪切、雕刻等各種方法對皮革材料進行刻制，從而使皮革呈現空透性，展現出良好的美觀效果[1]。皮革雕鏤效果具有通透、肌理感強的特征，通過不同顏色內襯的襯托，可以使皮革面料呈現立體化的效果的同時體現出皮革面料本身的顏色與質感[2]。但同時，傳統皮革雕鏤對操作者的繪畫技巧和雕工技藝要求非常高，需要雕鏤者熟練使用刻刀，且具備超高的繪畫功力。手工皮革雕鏤制作過程耗時且繁瑣、枯燥。

激光雕刻機不僅可以用于簡單曲線、直線的切割，其對于一些細密，繁瑣或者排列有序的紋樣或圖案亦可實現切割形成鏤空效果。激光在皮革材料上切割，以孔洞的形式形成各種花紋圖案，形成通透感，與其他材料搭配還會出現材質的復合效果。如圖2 所示，將中國傳統紋樣采用激光鏤空技術，在紅色皮革面料上形成一種鏤空藝術，再搭配白色皮革材料形成立體化效果。激光雕刻操作方便靈活，不會使皮革表面產生任何變形，大大減少了雕刻時間，節約了加工成本，其更是豐富了皮革材質的層次感，豐富了皮革產品的裝飾效果，增強了個性化特征。

圖2 皮革鏤空性雕刻過程圖

如圖2 所示，以中國傳統格花窗圖樣為設計靈感，提取花格窗圖形裝飾設計在包袋設計中。根據包袋款式需求選取1.5 mm左右厚紅色超纖革面料。根據材料厚度、鏤空需求，在“Autolaser激光雕刻軟件”選取“切割”雕刻模式后，設置速度100 mm/s，工作強度50%雕刻參數，最終將圖形脫機下載并導入激光雕刻機中進行材料鏤空。通過激光雕刻技術完成復雜圖案個性化鏤空加工，將大大提高皮革鏤空速度以及鏤空工藝精細度。

1.4 激光浮雕技術在皮革產品中的應用

皮革浮雕型雕刻是指在皮革表面按照圖形要求運用激光技術雕挖去部分皮（革）材料，使皮革表面形成凹凸的花形圖案[3]。該技術通過調整激光切割強度或加快切割速度控制皮革表面切割深度，在皮革表面形成深淺不一的圖形痕跡。如圖3 所示，以“梅蘭竹菊”為設計元素，提取“梅蘭竹菊”圖形并配以中國傳統詩句以浮雕形式裝飾在筆筒設計中。根據筆筒款式需求，選取1.5 mm左右原色植鞣革材料；在矢量軟件中完成圖案設計，在激光雕刻軟件中選取“切割”雕刻模式后，設置速度300 mm/s，工作強度10%雕刻參數，最終將圖形脫機下載并導入激光雕刻機中進行材料浮雕。利用激光機切割技術在皮革表面形成深淺不一的圖形輪廓或肌理，最后可搭配手繪染色技法，使皮革表面形成更加立體、顏色鮮明的圖案裝飾。

1.5 激光蝕刻技術在皮革產品中的應用

皮革蝕刻型雕刻是指在皮革表面按照圖案要求運用激光技術燒掉皮（革）表面部分材料，使皮革表面產生顏色差異，形成一定的圖案。運用蝕刻技術雕刻圖案時激光機的光刀需對圖形整個表面進行連續不間斷地雕刻，但不穿透皮革材料，使雕刻后的皮革表面焦化形成色差，以突顯圖案形狀。如圖4 所示，在整張原色植鞣革面料上進行商標制作。根據商標設計款式需求，選取1.5 mm 左右原色植鞣革材料；在矢量軟件中完成圖案設計，在激光雕刻軟件中選取“雕刻”雕刻模式后，設置速度300 mm/s，工作強度10%雕刻參數，最終將圖形脫機下載并導入激光雕刻機中進行材料蝕刻。通過設置激光雕刻功能，調整激光強度和速度后，將文字部分進行蝕刻而使其表面焦化顏色變深，從而形成色彩鮮明的雕刻技術效果。皮革蝕刻技術常用于皮革產品裝飾圖案、商標。

圖4 皮革蝕刻型雕刻過程圖

2 影響皮革激光雕刻效果的因素

激光雕刻技術雖然能夠高效靈活的在皮革面料上塑造再造效果，但雕刻圖案的效果好壞受諸多因素的制約與影響。其中包括皮革材質、材料厚度和硬度、雕刻強度、雕刻速度等因素對皮革激光雕刻效果好壞有著密切的相關性。

2.1 皮革材質對激光雕刻效果的影響

因皮革材料種類繁多，包括真皮材料、合成革、人造革等材料本身特性各不相同，使得各種材料經過精光雕刻技術加工后的效果也有較大區別。例如表面有涂層的合成革、人造革等材料被激光束切割邊緣后因高溫熔化，產生少量膠化現象，材料易切割但邊緣有少許黑化，后續可通過濕海綿等擦拭處理，但如邊緣黑化較大無法通過擦拭處理，則對皮革切割效果造成嚴重影響；真皮材料被激光束切割時邊緣遇熱焦化，邊緣黑化問題較合成革嚴重，無法通過擦拭解決，可考慮在激光切割時將材料表面粘貼美紋紙等材料，防止表面發黃，但皮革邊緣焦化問題仍待解決。

2.2 皮革材料硬厚度對雕刻效果的影響

除皮革材質外，皮革材料厚度和硬度也是激光雕刻時不可忽略的重要考慮因素。皮革材料厚度或硬度越大，其切割或鏤空難度越大，有時在切割過程中需2～3 次反復切割才能呈現切面或鏤空效果，但因切割次數過多易造成皮革表層焦化現象從而影響皮革美觀性。反之，皮革激光浮雕過程中，如選用的皮革材料較薄時，對皮料質量或浮雕效果亦有一定影響。為提高浮雕效果，當皮革圖案雕挖較深時，因材料過薄易造成皮料穿透而降低皮革材料強度進而影響面料質量；為保證面料質量，當皮革圖案雕挖較淺時，浮雕效果不明顯又影響圖案立體效果。因此，不同皮革激光雕刻類型中，需合理考慮材料厚度和硬度，以獲得最優雕刻效果。

2.3 雕刻參數設置對雕刻效果的影響

在激光雕刻過程中，激光雕刻參數設置包括激光機雕刻強度和雕刻速度兩個參數。其中，雕刻強度參數設置得越大，速度越低，雕刻圖案越明顯，但易出現焦化現象，讓皮革整體效果失衡；雕刻強度參數設置得越小，速度越大，雕刻圖案顯現越淺，但易影響圖案清晰度，造成需表達的圖案、紋理或者追求的效果不盡如人意。因此，對同種材質、厚度、硬度的皮革材料進行激光雕刻加工時，激光強度、速度等參數亦需要進行多次試驗調整，以保證雕刻圖案的最佳效果。

3 激光雕刻技術在皮革中的應用發展

3.1 皮革產品激光雕刻創意設計開發

激光雕刻技術自誕生以來便不斷的發展與創新，不僅使工業生產更加方便快捷，也成為設計師們的新型創作手法與靈感來源，由此推動了紡織、輕工產業的多樣化發展，不斷進行嘗試與創新以符合消費者日益增長的審美[4]。如何將激光雕刻皮革工藝的多樣性、藝術表現形式技藝制作過程的獨特性得到充分發揮，將成為未來皮革激光雕刻技術發展的重要研究方向。尤其是，如何將激光雕刻皮革與傳統文化元素有機融合，將皮革產品的美觀性與實用性發揮到極致，以最大限度滿足廣大消費者的現實需求，并切實打開皮革激光雕刻工藝的發展空間將成為未來激光雕刻技術在皮具行業創新發展的重要課題[5]。

3.2 激光雕刻工藝技術優化

隨著激光雕刻技術的不斷發展，其便捷的操作、精準的制作方法等多重優勢顯著提高了生產效率并使皮革產品向多元化發展。但因材料材質、厚度、硬度等因素的影響，激光雕刻模式的選擇、加工工藝參數的優化、加工材料的匹配性、材料焦化等問題將成為激光加工在皮革產品應用中重要的待解決問題。同時，隨著“智能制造、互聯網+”的迅速發展，受其影響，皮革行業發生著翻天覆地的變化，其發展開始逐漸邁向人工智能制造方向，企業面臨如何轉型，如何轉向智能化的產品開發模式將成為近年來皮具發展的重要目標。激光雕刻技術作為皮革加工、創意設計多樣化的重要手段，更加智能化的操作功能將成為其未來研究的重要方向。

4 結語

激光雕刻技術以精準、高效、節能等優勢被廣泛運用在皮革產品加工、創意開發之中，其中，激光鏤空、浮雕、蝕刻更是被設計師們靈活運用在鞋、包等皮具產品設計與制作中，并達到理想效果。激光雕刻技術在皮革產品的制作效果受皮革材質、厚度、硬度以及激光雕刻參數等影響，在使用激光雕刻前需選擇合適面料、設置最佳雕刻參數以保證雕刻效果。隨著社會需求的提高，激光雕刻創意多樣性應用、技術創新發展以及其智能化技術開發將逐漸成為皮具設計、制造行業的重要轉型手段，激光雕刻技術也將有著更加廣闊的前景。