激光雕刻技術(shù)在皮革產(chǎn)品中的應(yīng)用研究

劉曉影，王婧，李丹

（成都紡織高等?？茖W(xué)校，四川 成都 611731）

0 引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)智能化、數(shù)控生產(chǎn)已成為許多行業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型的重要手段。20 世紀(jì)90 年代開始，隨著激光雕刻技術(shù)的研發(fā)，雕刻行業(yè)迅速發(fā)展起來，其在紡織業(yè)、廣告業(yè)、木工業(yè)、工藝業(yè)、裝飾業(yè)、模具業(yè)、修建業(yè)、皮革業(yè)、印刷包裝等行業(yè)被廣泛應(yīng)用。作為一種方便、快捷的材料加工技術(shù)，近幾年來，激光雕刻技術(shù)在皮革材料的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，對(duì)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(shè)計(jì)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(yōu)勢(shì)，符合鞋面、鞋材、皮具、手袋、箱包、皮服等皮革產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的加工需求。

1 激光雕刻技術(shù)在皮革產(chǎn)品中的應(yīng)用

隨著激光雕刻技術(shù)的快速發(fā)展，其快捷、便利、靈活的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在皮革產(chǎn)品批量加工及皮革材料圖案設(shè)計(jì)中。其精準(zhǔn)、高效地切割技術(shù)，逐漸代替人工裁剪工藝，實(shí)現(xiàn)皮革材料批量切割，快速完成加工任務(wù)；另一方面，其加工的高靈活性與精準(zhǔn)性成為設(shè)計(jì)師們實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多樣性、多變性設(shè)計(jì)的重要技術(shù)手段。設(shè)計(jì)師們利用激光切割、鏤空、浮雕、蝕刻等技術(shù)創(chuàng)作出各具特色的創(chuàng)意皮具產(chǎn)品，激光雕刻技術(shù)逐漸在現(xiàn)代時(shí)尚中成為主流創(chuàng)意技術(shù)表現(xiàn)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(shè)計(jì)

根據(jù)皮革產(chǎn)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(jī)最大雕刻量程范圍內(nèi)，避免皮革雕刻時(shí)超出雕刻機(jī)幅面范圍。

1.1.2 雕刻皮革圖案導(dǎo)出

將CDR 或CAD 矢量圖導(dǎo)出為“PLT”格式，為后續(xù)激光雕刻軟件能夠識(shí)別出雕刻圖案做準(zhǔn)備。

1.1.3 激光雕刻模式選取與參數(shù)設(shè)置

將“PLT”格式雕刻圖案導(dǎo)入到激光機(jī)“Autolaser”參數(shù)設(shè)置軟件中，并根據(jù)皮革硬度、厚度、雕刻圖案效果需求，對(duì)皮革圖案雕刻模式、速度、光強(qiáng)等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。因雕刻速度、光強(qiáng)對(duì)皮革雕刻效果影響較大，此過程需根據(jù)皮革雕刻后效果反復(fù)調(diào)試直至調(diào)到合適參數(shù)。

1.1.4 激光機(jī)雕刻皮革處理

將設(shè)置好雕刻參數(shù)的圖案導(dǎo)入至激光機(jī)中，并將所雕刻皮料放置雕刻臺(tái)上，確定圖案雕刻位置和雕刻最大邊框后調(diào)整皮料位置。注意：雕刻皮料務(wù)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(shù)在皮革產(chǎn)品中的應(yīng)用

傳統(tǒng)皮革裁剪包括手工剪裁或裁料機(jī)，其中手工裁剪不僅速度慢，精準(zhǔn)度也會(huì)受人工影響；傳統(tǒng)裁料機(jī)則需先開刀模，再裁切，若刀模不符合需要還需不斷調(diào)整、修正，但刀模成本較高，制作周期長(zhǎng)。激光裁剪與切割類似，與傳統(tǒng)裁剪方法相比，激光切割技術(shù)更加精準(zhǔn)、快捷、高效，極大地節(jié)約了時(shí)間和人工成本。激光切割技術(shù)運(yùn)用激光把皮革材料燒透達(dá)到裁切的效果，其通過電腦設(shè)計(jì)圖形形狀及尺寸規(guī)格，利用激光雕刻機(jī)完成面料切割，切割效果不僅快速、精準(zhǔn)，其切割邊緣更是光滑平整。該技術(shù)可在皮革面料批量裁剪和皮革編織產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用，相比普通裁料機(jī)、裁條機(jī)更為精準(zhǔn)便捷，方式靈活。

如圖1 所示，以黑白琴鍵為設(shè)計(jì)靈感，提取琴鍵形制裝飾設(shè)計(jì)在項(xiàng)圈飾品設(shè)計(jì)中。首先根據(jù)所設(shè)計(jì)的款式圖在CDR 等矢量設(shè)計(jì)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(dǎo)出“PLT”格式，并將該圖形導(dǎo)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(shè)置速度100 mm/s，工作強(qiáng)度50%雕刻參數(shù)，最終將圖形脫機(jī)下載并導(dǎo)入激光雕刻機(jī)中進(jìn)行材料切割。通過激光切割技術(shù)完成切割圓形、長(zhǎng)方形等常規(guī)圖形或根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(zhǔn)性。

圖1 皮革激光切割過程圖

1.3 激光鏤空技術(shù)在皮革產(chǎn)品中的應(yīng)用

傳統(tǒng)皮革雕鏤是皮雕藝術(shù)的一種形式，通過利用剪切、雕刻等各種方法對(duì)皮革材料進(jìn)行刻制，從而使皮革呈現(xiàn)空透性，展現(xiàn)出良好的美觀效果[1]。皮革雕鏤效果具有通透、肌理感強(qiáng)的特征，通過不同顏色內(nèi)襯的襯托，可以使皮革面料呈現(xiàn)立體化的效果的同時(shí)體現(xiàn)出皮革面料本身的顏色與質(zhì)感[2]。但同時(shí)，傳統(tǒng)皮革雕鏤對(duì)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(shí)且繁瑣、枯燥。

激光雕刻機(jī)不僅可以用于簡(jiǎn)單曲線、直線的切割，其對(duì)于一些細(xì)密，繁瑣或者排列有序的紋樣或圖案亦可實(shí)現(xiàn)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(huì)出現(xiàn)材質(zhì)的復(fù)合效果。如圖2 所示，將中國(guó)傳統(tǒng)紋樣采用激光鏤空技術(shù)，在紅色皮革面料上形成一種鏤空藝術(shù)，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(huì)使皮革表面產(chǎn)生任何變形，大大減少了雕刻時(shí)間，節(jié)約了加工成本，其更是豐富了皮革材質(zhì)的層次感，豐富了皮革產(chǎn)品的裝飾效果，增強(qiáng)了個(gè)性化特征。

圖2 皮革鏤空性雕刻過程圖

如圖2 所示，以中國(guó)傳統(tǒng)格花窗圖樣為設(shè)計(jì)靈感，提取花格窗圖形裝飾設(shè)計(jì)在包袋設(shè)計(jì)中。根據(jù)包袋款式需求選取1.5 mm左右厚紅色超纖革面料。根據(jù)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(shè)置速度100 mm/s，工作強(qiáng)度50%雕刻參數(shù)，最終將圖形脫機(jī)下載并導(dǎo)入激光雕刻機(jī)中進(jìn)行材料鏤空。通過激光雕刻技術(shù)完成復(fù)雜圖案?jìng)€(gè)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(xì)度。

1.4 激光浮雕技術(shù)在皮革產(chǎn)品中的應(yīng)用

皮革浮雕型雕刻是指在皮革表面按照?qǐng)D形要求運(yùn)用激光技術(shù)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(shù)通過調(diào)整激光切割強(qiáng)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(shè)計(jì)元素，提取“梅蘭竹菊”圖形并配以中國(guó)傳統(tǒng)詩句以浮雕形式裝飾在筆筒設(shè)計(jì)中。根據(jù)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(shè)計(jì)，在激光雕刻軟件中選取“切割”雕刻模式后，設(shè)置速度300 mm/s，工作強(qiáng)度10%雕刻參數(shù)，最終將圖形脫機(jī)下載并導(dǎo)入激光雕刻機(jī)中進(jìn)行材料浮雕。利用激光機(jī)切割技術(shù)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(shù)在皮革產(chǎn)品中的應(yīng)用

皮革蝕刻型雕刻是指在皮革表面按照?qǐng)D案要求運(yùn)用激光技術(shù)燒掉皮（革）表面部分材料，使皮革表面產(chǎn)生顏色差異，形成一定的圖案。運(yùn)用蝕刻技術(shù)雕刻圖案時(shí)激光機(jī)的光刀需對(duì)圖形整個(gè)表面進(jìn)行連續(xù)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?jiān)谗犯锩媪仙线M(jìn)行商標(biāo)制作。根據(jù)商標(biāo)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，在激光雕刻軟件中選取“雕刻”雕刻模式后，設(shè)置速度300 mm/s，工作強(qiáng)度10%雕刻參數(shù)，最終將圖形脫機(jī)下載并導(dǎo)入激光雕刻機(jī)中進(jìn)行材料蝕刻。通過設(shè)置激光雕刻功能，調(diào)整激光強(qiáng)度和速度后，將文字部分進(jìn)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(shù)效果。皮革蝕刻技術(shù)常用于皮革產(chǎn)品裝飾圖案、商標(biāo)。

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(shù)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(zhì)、材料厚度和硬度、雕刻強(qiáng)度、雕刻速度等因素對(duì)皮革激光雕刻效果好壞有著密切的相關(guān)性。

2.1 皮革材質(zhì)對(duì)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(jīng)過精光雕刻技術(shù)加工后的效果也有較大區(qū)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(chǎn)生少量膠化現(xiàn)象，材料易切割但邊緣有少許黑化，后續(xù)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(duì)皮革切割效果造成嚴(yán)重影響；真皮材料被激光束切割時(shí)邊緣遇熱焦化，邊緣黑化問題較合成革嚴(yán)重，無法通過擦拭解決，可考慮在激光切割時(shí)將材料表面粘貼美紋紙等材料，防止表面發(fā)黃，但皮革邊緣焦化問題仍待解決。

2.2 皮革材料硬厚度對(duì)雕刻效果的影響

除皮革材質(zhì)外，皮革材料厚度和硬度也是激光雕刻時(shí)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(shí)在切割過程中需2～3 次反復(fù)切割才能呈現(xiàn)切面或鏤空效果，但因切割次數(shù)過多易造成皮革表層焦化現(xiàn)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(shí)，對(duì)皮料質(zhì)量或浮雕效果亦有一定影響。為提高浮雕效果，當(dāng)皮革圖案雕挖較深時(shí)，因材料過薄易造成皮料穿透而降低皮革材料強(qiáng)度進(jìn)而影響面料質(zhì)量；為保證面料質(zhì)量，當(dāng)皮革圖案雕挖較淺時(shí)，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(yōu)雕刻效果。

2.3 雕刻參數(shù)設(shè)置對(duì)雕刻效果的影響

在激光雕刻過程中，激光雕刻參數(shù)設(shè)置包括激光機(jī)雕刻強(qiáng)度和雕刻速度兩個(gè)參數(shù)。其中，雕刻強(qiáng)度參數(shù)設(shè)置得越大，速度越低，雕刻圖案越明顯，但易出現(xiàn)焦化現(xiàn)象，讓皮革整體效果失衡；雕刻強(qiáng)度參數(shù)設(shè)置得越小，速度越大，雕刻圖案顯現(xiàn)越淺，但易影響圖案清晰度，造成需表達(dá)的圖案、紋理或者追求的效果不盡如人意。因此，對(duì)同種材質(zhì)、厚度、硬度的皮革材料進(jìn)行激光雕刻加工時(shí)，激光強(qiáng)度、速度等參數(shù)亦需要進(jìn)行多次試驗(yàn)調(diào)整，以保證雕刻圖案的最佳效果。

3 激光雕刻技術(shù)在皮革中的應(yīng)用發(fā)展

3.1 皮革產(chǎn)品激光雕刻創(chuàng)意設(shè)計(jì)開發(fā)

激光雕刻技術(shù)自誕生以來便不斷的發(fā)展與創(chuàng)新，不僅使工業(yè)生產(chǎn)更加方便快捷，也成為設(shè)計(jì)師們的新型創(chuàng)作手法與靈感來源，由此推動(dòng)了紡織、輕工產(chǎn)業(yè)的多樣化發(fā)展，不斷進(jìn)行嘗試與創(chuàng)新以符合消費(fèi)者日益增長(zhǎng)的審美[4]。如何將激光雕刻皮革工藝的多樣性、藝術(shù)表現(xiàn)形式技藝制作過程的獨(dú)特性得到充分發(fā)揮，將成為未來皮革激光雕刻技術(shù)發(fā)展的重要研究方向。尤其是，如何將激光雕刻皮革與傳統(tǒng)文化元素有機(jī)融合，將皮革產(chǎn)品的美觀性與實(shí)用性發(fā)揮到極致，以最大限度滿足廣大消費(fèi)者的現(xiàn)實(shí)需求，并切實(shí)打開皮革激光雕刻工藝的發(fā)展空間將成為未來激光雕刻技術(shù)在皮具行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要課題[5]。

3.2 激光雕刻工藝技術(shù)優(yōu)化

隨著激光雕刻技術(shù)的不斷發(fā)展，其便捷的操作、精準(zhǔn)的制作方法等多重優(yōu)勢(shì)顯著提高了生產(chǎn)效率并使皮革產(chǎn)品向多元化發(fā)展。但因材料材質(zhì)、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(shù)的優(yōu)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(chǎn)品應(yīng)用中重要的待解決問題。同時(shí)，隨著“智能制造、互聯(lián)網(wǎng)+”的迅速發(fā)展，受其影響，皮革行業(yè)發(fā)生著翻天覆地的變化，其發(fā)展開始逐漸邁向人工智能制造方向，企業(yè)面臨如何轉(zhuǎn)型，如何轉(zhuǎn)向智能化的產(chǎn)品開發(fā)模式將成為近年來皮具發(fā)展的重要目標(biāo)。激光雕刻技術(shù)作為皮革加工、創(chuàng)意設(shè)計(jì)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(jié)語

激光雕刻技術(shù)以精準(zhǔn)、高效、節(jié)能等優(yōu)勢(shì)被廣泛運(yùn)用在皮革產(chǎn)品加工、創(chuàng)意開發(fā)之中，其中，激光鏤空、浮雕、蝕刻更是被設(shè)計(jì)師們靈活運(yùn)用在鞋、包等皮具產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作中，并達(dá)到理想效果。激光雕刻技術(shù)在皮革產(chǎn)品的制作效果受皮革材質(zhì)、厚度、硬度以及激光雕刻參數(shù)等影響，在使用激光雕刻前需選擇合適面料、設(shè)置最佳雕刻參數(shù)以保證雕刻效果。隨著社會(huì)需求的提高，激光雕刻創(chuàng)意多樣性應(yīng)用、技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展以及其智能化技術(shù)開發(fā)將逐漸成為皮具設(shè)計(jì)、制造行業(yè)的重要轉(zhuǎn)型手段，激光雕刻技術(shù)也將有著更加廣闊的前景。