激光雕刻技術(shù)在博物館文創(chuàng)產(chǎn)品中的應(yīng)用

◎周 格

（中國(guó)海關(guān)博物館 北京 100005）

激光雕刻在機(jī)械制造和工業(yè)制造領(lǐng)域應(yīng)用已相當(dāng)普遍，具體涉及金屬加工行業(yè)、印刷包裝行業(yè)，紡織服裝行業(yè)、裝飾家居行業(yè)、航空航天技術(shù)領(lǐng)域等。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2015-2020年中國(guó)激光加工設(shè)備制造行業(yè)產(chǎn)銷(xiāo)需求預(yù)測(cè)與轉(zhuǎn)型升級(jí)分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2008-2014年，我國(guó)激光雕刻設(shè)備規(guī)模保持穩(wěn)步增長(zhǎng)。2008年，我國(guó)激光雕刻設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模僅為5.07億元，到2012年增長(zhǎng)超過(guò)100%。2014年，我國(guó)激光雕刻設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為12.35億元，同比增長(zhǎng)率為8%。

根據(jù)文物局“讓文物活起來(lái)”和“把博物館帶回家”的指示精神，文博行業(yè)發(fā)展越來(lái)越紅火，激光雕刻技術(shù)在博物館文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)也開(kāi)始嶄露頭角。

一、激光雕刻在文創(chuàng)設(shè)計(jì)制作方面的優(yōu)勢(shì)

激光是原子核外電子受激光輻射經(jīng)放大而形成的光輻射。激光雕刻是利用較高功率的聚焦激光光束，按照計(jì)算機(jī)參數(shù)信息對(duì)被照射物體在移動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行熔融、燒蝕，實(shí)現(xiàn)非接觸式的切割、蝕刻的工藝。它能有效地解決傳統(tǒng)加工方法無(wú)法解決的問(wèn)題，尤其是那些高硬度、高脆性材料的切割加工，有逐步取代傳統(tǒng)切割工藝的趨勢(shì)。相比傳統(tǒng)加工技術(shù)，它的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面：

（一）設(shè)計(jì)的數(shù)字化

激光雕刻主要依賴數(shù)字模型，激光切割機(jī)器的操作文件常用格式為DXF或者DWG格式。文件的繪制可采用例如CAD和Adobe Illustrator、CorelDraw等矢量制作軟件，繪圖中需設(shè)置單位，尺寸按照實(shí)際制作尺寸繪制。計(jì)算機(jī)所繪制數(shù)字模型中的線條實(shí)際是激光光斑切割材料的移動(dòng)軌跡。因?yàn)閿?shù)字建模的直觀特點(diǎn)，除了在質(zhì)感上的不同，切割后的文創(chuàng)產(chǎn)品幾乎別無(wú)二致地還原了計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)文件中的圖案——“所見(jiàn)即所得”。

（二）產(chǎn)出的平板化

激光雕刻機(jī)床本身是個(gè)二維的平臺(tái)，置于其上被切割的材料通常為板材——紙板、木板、亞克力板、鋁板、鋼板等，制造出的文創(chuàng)產(chǎn)品也大多呈平板化。即便一些被巧妙設(shè)計(jì)的激光雕刻文創(chuàng)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)制作后呈現(xiàn)三維立體，一般也是在平板的基礎(chǔ)上多層疊加或拼插組合而成。

（三）材料的適應(yīng)性

激光雕刻機(jī)分為切割金屬材料的光纖激光雕刻機(jī)及切割有機(jī)材料和合成材料的二氧化碳激光雕刻機(jī)。所以金屬、紙張、木頭、布料、皮具、亞克力等大多數(shù)常用材料基本上都可以被加工。

紙張加工中，傳統(tǒng)機(jī)械切割法磨砂輪的磨損可能導(dǎo)致“飛邊”，手工剪紙又可能會(huì)因?yàn)榈毒叩哪p或者需剪掉面積的細(xì)小，容易使紙張產(chǎn)生折痕或者撕裂，激光切割制作紙質(zhì)文創(chuàng)產(chǎn)品，其邊緣干凈、整齊、沒(méi)有紙張殘屑，更可保證均一、優(yōu)秀的加工質(zhì)量，方便快捷地做出雕花、鏤空效果用于賀卡、明信片、燈具燈罩。

圖1 經(jīng)過(guò)拼插的激光雕刻文創(chuàng)產(chǎn)品

圖2 布料的激光雕刻效果

在布料的傳統(tǒng)加工工藝中，刀模會(huì)因?yàn)榈度械淖冃?、變鈍而導(dǎo)致布料的脫絲，這給后續(xù)的工藝帶來(lái)了很多麻煩。激光雕刻解決了這一難題，化纖面料在雕刻后易燒熔收縮，可以自然形成不易松散且整齊的輪廓邊緣；另外，激光可以在厚的布料和絨皮上進(jìn)行蝕刻印花，蝕刻深淺變化時(shí)還能制作出漸變的效果，為產(chǎn)品雕刻出層次豐富的圖案[1]。

（四）制作的高效化

激光雕刻技術(shù)主要依賴光斑直徑、激光功率、切割速度和工件的位置等參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)操作，切縫的形狀大小隨著材質(zhì)的特性不同和參數(shù)的設(shè)置差異而發(fā)生變化。制作過(guò)程基本不依賴模具，其精度高、切縫窄、材料磨損少、工件變形小，無(wú)接觸性，生產(chǎn)成本低、制作效率高，在參數(shù)設(shè)置與材料性能匹配時(shí)能一次成型。

（五）排放的環(huán)保性

除了高效經(jīng)濟(jì)之外，激光雕刻不可忽視的一大特點(diǎn)就是環(huán)保性。首先，激光光斑排放的熱量小，因此可以減少熱量過(guò)高時(shí)板材融化、變形所導(dǎo)致不必要的損耗；其次，切割時(shí)產(chǎn)生的噪音相對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械加工較?。坏谌?，切割過(guò)程中雖然會(huì)產(chǎn)生少量粉塵，但都有濕式或干式的除塵裝置，因此對(duì)大氣污染較小。

二、激光雕刻在文創(chuàng)設(shè)計(jì)制作方面的短板

（一）材料厚度有限制

激光雕刻金屬板材一般200W激光器的雕刻厚度在1mm～2.5mm之間。500W激光器雕刻厚度在4mm以下，1000W～2000W的激光器雕刻厚度不會(huì)超過(guò)15mm，具體取決于材料組成。木板、亞克力等材料的加工厚度一般也控制在15mm以內(nèi)。

（二）材料類(lèi)別有限制

高反射率的銅和鋁只有在光纖激光雕刻機(jī)系統(tǒng)上安裝有“反射吸收”裝置的時(shí)候才能被加工，否則反射會(huì)毀壞光學(xué)組件[2]。雕刻諸如熱塑性塑料、熱硬化材料和人造橡膠的合成材料時(shí)要考慮加工的危險(xiǎn)和可能排放的有毒氣體。

（三）特定材料會(huì)碳化“黑邊”

竹、木、三合板、紙板等材料使用激光雕刻技術(shù)的時(shí)候容易碳化導(dǎo)致黑邊。根據(jù)機(jī)器功率等參數(shù)的設(shè)置和被加工材料的成分構(gòu)成、厚度特性不同，碳化黑邊的顏色深淺也略有差異。一般情況下，功率低，速度快就不容易碳化黑邊，但隨之也可能導(dǎo)致效果不如預(yù)期，需要二次加工。

三、激光雕刻技術(shù)支持下的博物館文創(chuàng)

博物館文創(chuàng)的開(kāi)發(fā)越來(lái)越巧妙靈活，從原來(lái)直接復(fù)制文物的“硬周邊產(chǎn)品”轉(zhuǎn)為借用一個(gè)館藏形象與“衣、食、住、行、用、玩”等實(shí)用性功能相結(jié)合的“軟周邊產(chǎn)品”。激光雕刻技術(shù)契合了這種圖案化的館藏形象的表達(dá)，逐步成為當(dāng)代博物館文創(chuàng)設(shè)計(jì)制作的常用手段之一。

（一）舌尖上的博物館文創(chuàng)

蘇州博物館館藏五代秘色瓷蓮花碗，其通體施以青釉，晶瑩潤(rùn)潔，造型宛如一朵盛開(kāi)的蓮花。因其為越窯青瓷中難得一見(jiàn)的秘色瓷珍品而成為蘇州博物館的鎮(zhèn)館之寶之一，為文創(chuàng)開(kāi)發(fā)提供了靈感源泉。2014年，蘇博文創(chuàng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)“國(guó)寶味道——秘色瓷蓮花碗曲奇”，將文物圖案化、扁平化，并采用與青釉相呼應(yīng)的綠色抹茶粉為原料制作文物曲奇餅干，使文創(chuàng)與文物的設(shè)色統(tǒng)一。

2014年，四川三星堆博物館以館藏古蜀文明時(shí)期的古蜀面具為原型，推出“古蜀面具餅干”，隨即在網(wǎng)路上大火。隨后，陜西歷史博物館也推出過(guò)一系列文物餅干，西漢皇后之璽玉印、漢代長(zhǎng)樂(lè)未央瓦當(dāng)、唐代開(kāi)元通寶貨幣、銀器舞馬銜杯銀壺等，紛紛成了餅干上栩栩如生的圖案。2016年，三星堆博物館又推出“青銅面具月餅”，再次成了考古界和文創(chuàng)領(lǐng)域的“網(wǎng)紅”。

文物餅干成了美食界的博物館定制、博物館界的美食新寵，可以被“品嘗”的文創(chuàng)首次受到消費(fèi)者的強(qiáng)烈關(guān)注。雖然餅干本身并非是激光加工，但這種圖案化的餅干模具在激光雕刻技術(shù)的支持下可以被最簡(jiǎn)單快捷地制造，幫助我們用美食來(lái)傳播博物館文化。

圖3 激光雕刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)了館藏到美食的轉(zhuǎn)換

（二）文房?jī)?nèi)的博物館文創(chuàng)

說(shuō)到文房文創(chuàng)，不得不提及北京故宮。北京故宮博物院作為全國(guó)乃至全世界著名的博物館，其文創(chuàng)的開(kāi)發(fā)與經(jīng)營(yíng)在國(guó)內(nèi)首屈一指，文創(chuàng)產(chǎn)品年?duì)I業(yè)額超10億元。截至2016年12月，故宮博物院共計(jì)研發(fā)文創(chuàng)產(chǎn)品8683種，產(chǎn)品涵蓋“家居陳設(shè)”“文房雅玩”“紫禁服飾”“創(chuàng)意生活”等方面。其中“文房雅玩”類(lèi)文創(chuàng)產(chǎn)品應(yīng)用到激光雕刻技術(shù)最為廣泛。

“故宮建筑尺”采集了作為規(guī)模最大、最完整木結(jié)構(gòu)建筑群的故宮中保和殿、午門(mén)、神武門(mén)不同的古代皇家建筑形式，從被設(shè)計(jì)師簡(jiǎn)化后雕刻出的尺子輪廓就能識(shí)別保和殿為圓攢尖、神武門(mén)為重檐頂、午門(mén)為三面環(huán)抱的“五鳳樓”。不得不說(shuō)圖案化提升了博物館IP的辨識(shí)度，強(qiáng)化其標(biāo)志性。

“故宮窗欞尺”提取了乾清門(mén)窗欞、景仁宮窗欞、養(yǎng)心殿窗欞、太和殿窗欞的圖案，透雕于尺上，將傳統(tǒng)的建筑美學(xué)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)。窗欞的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，像是對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)建筑的微縮和側(cè)寫(xiě)，但又不限于此，使其延伸到文房用品中，成為審美構(gòu)成要素之一。

“故宮脊獸尺”借用太和殿的脊獸形象，依次是仙人、龍、鳳、獅子、天馬、海馬、押魚(yú)、狻猊、獬豸、斗牛、行什。脊獸的功能最初是為了保護(hù)木栓和鐵釘，防止建筑漏水和生銹，對(duì)建筑屋脊的連接部起固定和支撐作用。后發(fā)展出了裝飾功能，并有嚴(yán)格的等級(jí)意義，不同等級(jí)的漢族建筑所安放的脊獸數(shù)量和形式都有嚴(yán)格限制。尺子的巧妙處在于將建筑的三維裝飾轉(zhuǎn)換為文具的二維裝飾，將故宮的古建美學(xué)和吉祥寓意賦予文創(chuàng)產(chǎn)品。

圖4 激光雕刻的故宮建筑尺

不管是“故宮窗欞尺”“故宮建筑尺”，還是“故宮脊獸尺”，都充分利用了作為世界文化遺產(chǎn)的故宮最大的IP——古建筑本身，并將其圖案化、標(biāo)志化，運(yùn)用激光雕刻技術(shù)將圖案或整體、或局部地運(yùn)用到產(chǎn)品合適的位置上[2]。

故宮文具類(lèi)文創(chuàng)除了竹木材質(zhì)的激光加工，還有金屬材料的激光加工。故宮“千里江山書(shū)峰立金屬書(shū)簽”提取故宮館藏文物宋代王希孟繪制的長(zhǎng)卷《千里江山圖》的IP，將中國(guó)古代文人寄情山水的表達(dá)與現(xiàn)代閱讀者縱情書(shū)海相結(jié)合，利用金屬激光雕刻的虛實(shí)疏密來(lái)表達(dá)山石披麻皴、斧劈皴等不同的脈絡(luò)肌理、明暗變化。設(shè)計(jì)師匠心獨(dú)運(yùn)，上山下水，山水交融的意境躍然簽上。

（三）童趣里的博物館文創(chuàng)

中國(guó)海關(guān)博物館開(kāi)發(fā)的絲路通關(guān)棋將傳統(tǒng)的追逐棋與報(bào)關(guān)通關(guān)情境相結(jié)合，將一帶一路多地風(fēng)土人情與棋子行進(jìn)路線相結(jié)合，形成一套兼具知識(shí)性和趣味性、寓教于樂(lè)的科普海關(guān)知識(shí)的通關(guān)棋。

這套通關(guān)棋在棋子的制作上也用到了激光蝕刻印花技術(shù)。激光雕刻除了可以對(duì)材料進(jìn)行切斷和透雕處理，還可以蝕刻雕花，處理出一些扁平化的圖案和淺浮雕效果。

圖5 中國(guó)海關(guān)博物館絲路行者立體拼圖

中國(guó)海關(guān)博物館推出的絲路立體拼圖也用到了激光切割技術(shù)。該拼圖提取絲綢之路的符號(hào)元素，將之圖案化設(shè)計(jì)，并用激光切割技術(shù)切塊、層疊制作。木質(zhì)拼圖分為上中下三層，最內(nèi)層為漢代絲路，張騫帶領(lǐng)駝隊(duì)跋山涉水出使西域；中間層為唐代絲路，玄奘西天取經(jīng)途經(jīng)敦煌；最外層為當(dāng)代海絲遠(yuǎn)渡，中西貿(mào)易往來(lái)密切。立體拼圖以古代著名絲路人物傳說(shuō)作為題材，讓孩子們從游戲中了解一段歷史，從故事中領(lǐng)略一路風(fēng)情。

雖然拼圖由很多小塊的木板組成，但因?yàn)榧す獾窨虒?duì)材料斷口縫隙的低損耗，只需用到三層20cm見(jiàn)方的三合板，按設(shè)計(jì)圖紙切割成型，并根據(jù)設(shè)色噴漆處理即可，是對(duì)材料最大程度的利用。

圖6 中國(guó)海關(guān)博物館絲路行者立體拼圖分層設(shè)計(jì)圖

（四）行旅中的博物館文創(chuàng)

行旅便攜類(lèi)和行旅饋贈(zèng)類(lèi)文創(chuàng)產(chǎn)品中也不乏激光雕刻技術(shù)的支持。廣東省博物館文創(chuàng)商店代銷(xiāo)的“郵歷·廣州”系列木雕明信片，以廣州五羊雕塑、廣州塔、廣東省博物館等知名景點(diǎn)為題材，展現(xiàn)嶺南地標(biāo)建筑及地域特色于明信片方寸之間。將不同色澤、不同質(zhì)地的木板用激光雕刻的線元素搭配，激光透雕的面元素層疊組合，形成有立體感的城市地標(biāo)形象。這樣的文創(chuàng)作為旅游的手信或紀(jì)念都是不錯(cuò)的選擇。

圖7 “郵歷·廣州”系列木雕明信片之廣東省博物館

四、結(jié)語(yǔ)

激光雕刻為博物館文創(chuàng)設(shè)計(jì)思維和設(shè)計(jì)語(yǔ)言提供了技術(shù)支持，它提供了一種圖案化的設(shè)計(jì)策略，使博物館文創(chuàng)產(chǎn)品不再只是一件擺設(shè)。狹義地說(shuō)，它是“館藏IP的符號(hào)”和“使用功能”疊加；廣義地說(shuō)，它是識(shí)別性和實(shí)用性的復(fù)合。

習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)：“要堅(jiān)持為人民服務(wù)、為社會(huì)主義服務(wù)，堅(jiān)持百花齊放、百家爭(zhēng)鳴，堅(jiān)持創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化、創(chuàng)新性發(fā)展，不斷鑄就中華文化新輝煌?！边@無(wú)疑為博物館文創(chuàng)產(chǎn)品的精益求精提出了更高要求，如果說(shuō)畫(huà)筆是畫(huà)家延長(zhǎng)的手臂，那與時(shí)俱進(jìn)的工藝技術(shù)就是文創(chuàng)“工匠”們“創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化、創(chuàng)新性發(fā)展”的重要手段。