摘要：作者以環(huán)氧丙烯酸樹脂為基體材料，應(yīng)用3D打印技術(shù)制成的新型脫胎漆器模具，很好地解決以往脫胎漆器模具制作精度低、表面質(zhì)量差、加工復(fù)雜等問題，提高了模具的制造質(zhì)量和脫胎漆器的產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧丙烯酸樹脂;3D打印;光固化成型

引言

傳統(tǒng)脫胎漆器模具多以石膏為基材，手工制作，該工藝制作的模具往往尺寸精度較低、表面質(zhì)量粗糙、加工比較復(fù)雜，容易產(chǎn)生氣孔和裂紋及平整度比較差等缺陷，而且使用壽命短。新型脫胎漆模具是以環(huán)氧丙烯酸樹脂、光引發(fā)劑為基體材料，應(yīng)用光固化3D打印成型技術(shù)制成的模具。該模具具有成型準(zhǔn)確、靈活、可制作手工無法制作的模具、生產(chǎn)開發(fā)周期短、工藝性好、耐磨、表面光滑、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，脫胎漆器模具制造新工藝，很好地解決了傳統(tǒng)脫胎漆器模具的缺陷并為脫胎漆器藝術(shù)創(chuàng)作提供了一個(gè)新手段。

一、福州脫胎漆器

福州脫胎漆器始于清乾隆年間，是我國(guó)傳統(tǒng)髹漆藝術(shù)的瑰寶。它與北京景泰藍(lán)、景德鎮(zhèn)瓷器并譽(yù)為中國(guó)工藝品“三寶”，現(xiàn)已列入第一批國(guó)家非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄，并經(jīng)國(guó)家質(zhì)檢總局批準(zhǔn)為國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品保護(hù)。

福州是中國(guó)的漆器之都，是中國(guó)近代漆藝的發(fā)源地。2300多年前，第一件脫胎（夾纻胎）漆器問世。200多年前，福州漆藝名匠沈紹安再現(xiàn)和發(fā)展了脫胎漆器。從此，福州脫胎漆器被選為清皇宮貢品，多次獲得世博會(huì)金獎(jiǎng)和優(yōu)秀獎(jiǎng)，二十幾次獲得國(guó)際大獎(jiǎng)及全國(guó)工藝美術(shù)百花獎(jiǎng)金杯獎(jiǎng)等。1959年以來，北京人民大會(huì)堂國(guó)宴廳、福建廳、臺(tái)灣廳的壁畫、屏風(fēng)、大型花均都采用福州脫胎漆器進(jìn)行裝飾，并成為黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人贈(zèng)送外國(guó)元首的國(guó)賓禮品。

福州脫胎漆器以天然生漆、麻布、油類、絲絹、瓦灰、貝殼、蛋殼、金屬材料等為主要原料。經(jīng)塑模、翻模、裱脫、地底、涂漆、推光、裝飾（彩繪或磨繪）等數(shù)十道工序制作而成，制作周期：4到12個(gè)月。主要技法有脫胎、磨漆、鑲嵌、雕填、暗花、暈金、針刻、閃光、仿彩、印錦、臺(tái)花等。因其質(zhì)地輕巧、千文萬華給人以典雅大方、高雅華貴、凝重深沉、含蓄內(nèi)斂、親切溫和之感，成為“東方珍品”，在國(guó)內(nèi)外享有盛譽(yù)。

二、傳統(tǒng)脫胎漆器模具制作工藝

傳統(tǒng)制作脫胎漆器模具制作工藝是先以泥土塑成所需的形狀，后根據(jù)不同形狀，在倒石膏前用兩塊或數(shù)塊隔板分隔，然后將石膏粉和水按一定比例調(diào)均勻，因?yàn)槭喙袒暮芸?，所以要迅速將石膏倒在泥塑上，幾分鐘后進(jìn)行修模，24小時(shí)后將隔板抽出，將石膏模分離并刷上脫膜劑備用。由于脫胎漆器石膏模具是手工制作，所以，往往尺寸精度比較低、表面質(zhì)量粗糙，加工比較復(fù)雜，容易產(chǎn)生氣孔和裂紋以及平整度比較差等缺陷，而且使用壽命短并且會(huì)產(chǎn)生很多廢料，對(duì)環(huán)境造成污染。

三、脫胎漆器模具制造新工藝

（一）工藝簡(jiǎn)介

隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)脫胎漆器的發(fā)展也不斷融入新的技術(shù)，3D打印就屬于其中的一項(xiàng)。3D打?。?DP）是快速成型技術(shù)的一種，又稱增材制造，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。目前主流的3D打印技術(shù)工藝方法已有數(shù)十種之多，其中典型工藝有四種基本類型： 光固化成型法（Stereo Lithography Apparatus， SLA）、疊層實(shí)體制造法（Laminated Object Manufacturing， LOM）、選擇性激光燒結(jié)法（Selective Laser Sintering， SLS）、熔融沉積制造法（Fused Deposition Manufacturing， FDM）。 " 我們采用的光固化成型法（SLA）制作工藝。我們先用CAD軟件建三維模型并根據(jù)需要進(jìn)行分割，然后以液體光敏環(huán)氧丙烯酸樹脂為原材料，用特定波長(zhǎng)和強(qiáng)度的激光照射到液體表面進(jìn)行連續(xù)掃描，激光掃描到的地方產(chǎn)生聚合反應(yīng)而固化，形成零件的一個(gè)薄層，之后工作臺(tái)下移一個(gè)層厚的距離，已成型的層面上又布滿一層新的液態(tài)樹脂，然后再進(jìn)行新一層的掃描加工，新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重復(fù)直到整模具制造完畢，得到一個(gè)三維實(shí)體模型。

（二）制作過程

SLA脫胎模具的制作，分成兩個(gè)步驟：3D建模和用SLA打印機(jī)打印成型。

1、3D建模

3D打印對(duì)于3D建模有一定的要求，目前主流的打印機(jī)基本上是用stl格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行打印。首先用三維建模軟件proe、UG、rhino、3dmax以及zbrush等三維軟件建模后通過格式轉(zhuǎn)換得到stl格式的文件。3D打印對(duì)于軟件建模的模型有相應(yīng)的要求：一、模型數(shù)據(jù)必須是封閉、有一定厚度，因?yàn)榇蛴〕鰜硎菍?shí)物，實(shí)物都是有一定厚度，所以三維數(shù)據(jù)建模的時(shí)候必須是閉合的，能形成一定的厚度;二、物體模型必須為流形的，簡(jiǎn)單說就是不能有共面共線;三、法線方向一致;四、最小厚度要求：不同打印機(jī)其精度不一樣，最小厚度也不一樣，太薄可能會(huì)導(dǎo)致打印出現(xiàn)失敗，從而影響到整個(gè)模型的打印。

接下來我們以制造的一個(gè)脫胎漆器陰模為案例闡述：

下圖為最終脫胎漆器陰模模型效果圖

我們選擇的建模軟件是Zbrush，編程軟件是Materialise Magics 。建模步驟如下：

（1）打開zbrush軟件，通過筆刷工具做出基本造型。然后在上面做表面紋理，為了得到表面光滑的數(shù)據(jù)，需要在這模型基礎(chǔ)上增加分辨率，增加網(wǎng)格細(xì)分。

（2）打開“燈箱”命令，找到需要的網(wǎng)格噪波，通過調(diào)整噪波的參數(shù)，進(jìn)行網(wǎng)格調(diào)整，調(diào)整至想要的效果。

（3）應(yīng)用效果于網(wǎng)格，刪除內(nèi)部凹陷并封口

（4）內(nèi)部的肌理建模完成后，建模外部整體造型，然后兩個(gè)部分通過減法運(yùn)算，做出脫胎漆器陰模造型。

（5）陰模是通過左右兩部分構(gòu)成，我們可以直接在三維模型上分成左右兩部分，做出一個(gè)左右固定的接口，然后直接打印出來，接口預(yù)留一定配合間隙單邊距離0.1mm，因?yàn)閟la打印機(jī)打印的精度正負(fù)0.1mm。

至此，3d建模部分就完成了。接下來要導(dǎo)出stl格式的模型數(shù)據(jù)，進(jìn)行3d打印編程。3d編程我們采用的是magics軟件進(jìn)行編程。

（1）將zbrush建模的左右兩個(gè)stl文件導(dǎo)入magics。并擺到合適的角度。

（2）分別對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行加支撐處理（圖8），然后進(jìn)行切片處理，處理后的文件拷貝到3d打印機(jī)，準(zhǔn)備打印。

（二）SLA打印機(jī)打印成型

SLA打印在開始打印之前，先往液槽里面填充液體光敏樹脂，激光器按照3d模型的編程路徑對(duì)樹脂進(jìn)行固化，在成型開始時(shí)，網(wǎng)板位于液面以下一個(gè)層厚的厚度（層厚設(shè)置0.1mm）（如圖9），激光按照切片好的路徑進(jìn)行掃描，掃描到的那一層液體部分馬上固化，粘在網(wǎng)板上，第一層結(jié)束后，網(wǎng)板往下移動(dòng)一個(gè)層厚0.1mm的距離，然后再繼續(xù)按照編程路徑進(jìn)行第二層的固化，這樣層層疊加打印出想要的模型。打印好一層后，網(wǎng)板就往下移動(dòng)，打印成形部分都在液體中，只有等全部打印完成后，網(wǎng)板升起來才能看到整個(gè)打印的成品。圖10 是激光掃描打印的過程。

打印完成后去掉支撐件，以及經(jīng)過一定的打磨后處理，就可以得到我們想要的陰模實(shí)物模型如圖11。

四、結(jié)語

脫胎漆器模具制造新工藝應(yīng)用3D打印技術(shù)和新型高分子材料，解決了傳統(tǒng)脫胎漆器模具存在的缺陷，為漆藝制作提供了一個(gè)新的手段。同時(shí)，也為漆藝創(chuàng)作提供了一個(gè)新的思路。