洞头贝雕工艺3D,模拟及其在鞋履中的创新应用
时间：2023-04-08 20:45:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
姚云鹤 ，杨文静 ，毕玉琳 ，叶浙蒙
（1. 四川大学制革清洁技术国家工程实验室，四川 成都 610065；
2. 四川大学皮革化学与工程教育部重点实验室，四川 成都 610065；
3. 四川大学轻工科学与工程学院，四川 成都 610065；
4. 温州鞋革产业研究院，浙江 温州 325000；
5. 四川大学艺术学院，四川 成都 610065）
早在远古时期，贝壳的特殊价值已被先人所洞悉，并在较长的一段时间内将其作为货币及装饰品使用。贝雕的学名为“螺钿”。20 世纪80 年代，考古工作者在北京琉璃河西周燕国墓地发现的嵌螺钿漆器中已采用了精美的镶嵌工艺。商代以来，贝雕工艺越发精美，手工艺人依据贝壳的色泽将其雕琢成各种图案，镶嵌在各类文具、家具与家居品上作为装饰，其色彩富丽，形态各异，融自然气息与精美工艺于一体。在此过程中，全国也形成了多个贝雕工艺品产区，如湖北仙桃、辽宁大连、浙江洞头等。到了清代，由于宫廷的支持与需求，贝雕工艺更是发展到了登峰造极的程度，极为华丽、典雅。
新中国成立以来，全国多地组建了贝雕工厂。其中，浙江温州洞头县的贝雕工艺也进入了新的发展阶段。洞头是典型的移民海岛县，融汇了闽南文化与东瓯文化，具有深厚的海洋文化色彩。洞头岛位于瓯江口，其海岸线曲折蜿蜒，产出的海贝色彩斑斓，形态各异。在新的时代背景下，不少民间手工艺人重拾贝雕技艺，先后创建了洞头贝雕工艺厂、东海贝雕工艺品有限公司、东海贝雕艺术品有限公司等，此外还成立了东海贝雕艺术博物馆。其间也培育了不少优秀的传承人。如郑大志设计的贝雕作品被用于西班牙巴塞罗那奥运村酒店装饰、博鳌亚洲论坛指定会议礼品等；
此外他还为亚洲沙滩排球运动会完成了“金镶贝”奖牌的制作。他任主设计师的东海贝雕工艺品有限公司被浙江省文化厅选为省级非物质文化遗产生产性基地[1]。此外，部分贝雕艺人还吸收了木雕、石雕等雕刻艺术手法，突破了贝雕画屏依附于底板、外框的局限，以透、镂等精细的雕刻手法，呈现出立体化、全方位的艺术美，并屡屡在全国、省市展览中获奖[2]。
2.1 洞头贝雕的工艺流程及特色
洞头贝雕的传统工艺有贝串、贝堆、贝嵌、贝雕画等。洞头传统的“推光螺钿漆器”生产主要分木胎、灰胎、镶嵌、画工、漆工、推磨等六道工序。不仅要求绘画功底，还需高超的雕刻能力和精细的镶嵌、打磨工夫。而贝雕画则分为设计构图、分解单图、按图选料、打磨、细刻、拼贴贝片、上色、上光、配框等工序，生产流程十分复杂[3]。如以贝雕画屏的创作技法和生产工艺为例，其图纸就分为设计总图、白描组合图、贴料分解图等。工艺师需严格按图纸要求进行生产加工，在贝壳原料选定后，先经砂轮割磨打粗坯，再进行面块粗雕，继之以线刻、点刻、劈刻等多种技法精凿，还需经过水磨和细砂纸细磨，才能进入抛光、上色等工序。最后再按照设计总图把精心制作的一片片贝雕形态组装、粘搭在事先加工上色的底板上，四周配上以红木等名贵木料制成的外框，再装上玻璃外罩[1]。
2.2 洞头贝雕的艺术价值
贝雕与中国绘画之间有着深厚的渊源。贝雕所展现的题材一方面与海洋文化有极强的关联性，另一方面也极具中国绘画的审美品格，讲究画面的构图与意蕴。洞头贝雕作品题材丰富。其中，民俗题材作品的画面极具生活气息，蕴含了美好的寓意。花鸟虫鱼与人物题材造型准确，形态生动。而山水题材的作品则吸取了中国画对气韵与色调的理解，富于变化，意境高远。如洞头县东海贝雕工艺品有限公司的贝雕生产技艺已被列为浙江省非物质文化遗产保护项目。该公司生产的贝雕挂画和螺钿漆器具有极高的收藏价值。贝雕挂画采用新西兰鲍鱼贝、白蝶贝、夜光螺等贝壳原材料，将其雕刻成花鸟、动物等图案，再进行细致的切割，要经过十几道工序才能完成一幅贝雕作品，目前已被列入濒危非物质文化遗产保护名录。而螺钿漆器也需将螺贝制成0.5 mm 以下的薄片，并切割成点、丝、片等形状，一点点镶嵌在黑色或者深色的底材上，层层上漆，层层打磨，才能在光线下能产生绚丽奇幻的艺术效果[2]。
3.1 原料稀缺影响产品质量与生产规模
洞头贝雕原材料主要为三角蚌、鲍鱼贝、黄蝶贝、黑蝶贝、红嘴螺、夜光螺、凤尾螺等名贵贝壳原料，由于原料本身的稀缺性及其近年价格的大幅上涨，导致不少贝雕厂无以为继，相关企业、工坊出现关闭、重组。而优质原料的缺乏也直接导致了高端贝雕产品的日渐没落。因此，洞头贝雕行业的生产规模、产品质量与品类、销售量等都出现了明显下滑。
3.2 技术人才断层造成后继乏力
因洞头传统贝雕技师的学成时间较长，需要在绘画，尤其是雕刻技术学习上耗费大量时间，人才培养效率极低，所以鲜有年轻人愿意投入时间学习。目前技术成熟的洞头雕刻艺人年龄普遍偏大，且所带学徒也较少。加之市场经济的冲击，不少雕刻技师转行其他领域，也加速了人才的流失。因此洞头贝雕技师出现了明显的老龄化与人才断层现象。
3.3 对新型设备与工艺材料的适应性有待加强
洞头传统贝雕工艺流程繁琐、难度较大，其加工技术设备较为简易，主要靠人工完成各项工序，因此产量不高，生产效率与经济效益较低。如传统工艺手段因雕刻均匀度与切磨难度会导致较大损耗，且传统用胶粘剂存在易脱落、影响产品表面光泽度等问题。但不少技师由于习惯传统方法而难以适应新的生产设备与技术手段，这也成为了洞头贝雕的发展阻力之一。
3.4 时尚性与创新性不足
目前，除传统的线下渠道外，洞头贝雕产品也积极拓展线上销售渠道，如在淘宝、京东等电商平台均有相关产品。但其产品种类主要局限在传统文具、乐器、工艺摆件及名贵家具等品类，存在远离大众日常消费、市场面较窄的问题。放眼全国各贝雕生产基地产品，洞头贝雕还未开发出具有显著差异化的产品，多数商品的造型设计还比较缺乏时尚感与创新性，加之其价格较其他材质的同类商品更高，因此消费者对其价值认识比较模糊，严重影响了市场接受度。
基于洞头贝雕的工艺特色与发展局限，着眼于原料替代与视觉效果模拟，以提升生产效率，拓展应用空间。结合现代服饰文创潮流，将之创新应用于定制化时尚鞋履产品设计。一方面可以使消费市场对洞头贝雕有更深入的了解，从而达成一定的认可度与美誉度，实现非遗文化的活态传承；
另一方面也丰富了鞋履产品的设计空间，提升其品质感与文化内涵。
以下采用3D 建模软件模拟贝雕的雕刻艺术手法，借助3D 打印技术逐层打印、自动黏合的特点精准地呈现贝雕艺术特色，体现精微、细腻的造型细节特征；
其次，相较于传统建模方式，3D 打印技术能以较低成本完成复杂造型，操作简单、方便快捷，在个性化设计与小批量定制方面具有极大的优势[4]。最后，3D 打印材质在后处理方面具有较大选择空间，可以结合多种材料、手段实现丰富、细腻、多样的后处理效果。
4.1 模型制作
4.1.1 建模与雕刻技术模拟
根据洞头贝雕精微细腻的工艺特点、3D 打印材料的成型特性及贝雕元素的空间呈现效果，设计了一款方头、粗跟、高防水台的黑色女式高跟鞋。设计灵感源于洞头贝雕常见的花鸟元素，具体以一只展翅飞翔的蝴蝶为主装饰完成效果图设计与基础鞋款的制作（图1）。
图1 以洞头贝雕元素为灵感的鞋履设计效果图Fig.1 Design effect drawings of shoes inspired by Dongtou shell carving elements
在手绘效果图的基础上，采用Z Brush 三维软件创建蝴蝶形态，模拟洞头贝雕复杂、耗时的传统人工雕刻技术。鞋跟部借鉴了贝类圆雕的艺术效果；
蝴蝶翅膀处不仅模拟了洞头贝雕的线刻、点刻手法，还体现了透、镂等雕刻工艺，使其整体造型更为立体、生动（图2）。完成建模后的高精度模型可以直接连接3D 打印机实现实物形态的高效输出，还可以作为模型数据库多次使用，极大地提升了生产效率。这种“零废弃”的设计过程提供了一种清洁生产的替代方案，最大限度地减少了设计和建模阶段的材料消耗，为产品开发提供了一种新方法，使生产更清洁，并减少对环境的影响[5]。
图2 蝴蝶造型建模Fig.2 Modeling of the butterfly motif
4.1.2 打印材料及打印机的选择
综合对比分析多种材料后，选取帝斯曼Somos Imagine 8000 树脂作为打印材料。其热变形温度（0.46 MPa) 为 44～57 ℃；
硬度为 76～86 Shore D；
拉伸模量为2599～2678 MPa；
拉伸强度为38～56 MPa，该材料的硬度能较好地支撑蝴蝶的异形形态，同时还具备一定的韧性，能保证打印模型与鞋跟、防水台之间的有效贴合。
模型打印选择了联泰RS600 工业级打印机，其技术类型为光敏树脂打印机（SLA)。打印机的选择主要取决于模型的打印精度及造型的完整程度。其中，采用粒状打印机输出的树脂模型品质和精度更佳，且成型速度更快。完成打印后的数字模型整体厚度约为3～4 mm，打印精度为0.1 mm，经过24 h 完成了树脂模型的打印、固化和初步的打磨工序（图3）。
图3 打印与制作过程Fig.3 3D printing and production process
4.2 3D 打印模型的贝雕肌理模拟
4.2.1 工具与材料准备
准备白色碎石状幻彩螺钿片2 盒，紫色碎石状幻彩螺钿片1 盒，透明、亮光、猫眼、蓝色偏光指甲油各1 支，大小不等的珍珠四盒，消光沙漠黄、珍珠绿、纯蓝、灰、亮光云母红等五种色彩的喷漆100 mL，尺寸为4 cm×7 cm 的仿沉香木色装修用木纹包边贴纸，厚度0.08 mm 的各色贝壳纸共7 张，天空绿、黄赭、黑褐、鞍褐等颜色水性漆各20 mL，快固通用鞋胶1 支，502 强力胶水1 支，热熔胶枪及胶条若干，以及生宣纸、拷贝纸、剪刀、报纸、镊子、针等工具（图 4）。
图4 后期处理工具与材料Fig.4 Tools and materials for post processing
4.2.2 贝雕肌理的创新模拟
在模型的色彩与光泽度模拟方面，借鉴并创新运用了螺钿漆器和贝堆工艺品的制作方法。在蝴蝶的主体部分使用浅纹贝壳纸，该材料较薄，颜色接近贝雕常用的米色系；
其纹理及色彩均较浅，作为主体色可以实现整体、协调的视觉效果。翅膀的花纹和触角部分使用类似油花贝的粉蓝色贝壳纸，玉兰花的主体部分采用近似绿色新西兰贝质地的贝壳纸。部分因角度和位置原因而无法使用贝壳纸覆盖的区域则使用模型专用漆和特殊色指甲油叠涂。通过以上方式，可以较好地实现洞头贝雕视觉效果的模拟，并保证各细节部分达到统一性。
首先，借鉴碑刻拓印的原理将拷贝纸覆盖在3D打印成品上以拓出其形态细节，沿拓印形状剪下后，再覆盖在贝壳纸上进行裁剪。裁剪过程中需以双面胶固定，以防止裁剪形态变形。完成凸起花纹印面的拼贴后，再将其覆盖于整面翅膀模型之上，从而对蝴蝶主体的米色部分进行裁剪，并分段粘贴。最后利用缝衣针、美工刀、镊子进一步处理镂空等细节部位，较大的区域可以使用剪刀及美工刀，较小的圆形镂空处则主要使用针和镊子进行处理（图5）。
图5 蝴蝶翅膀正面的肌理模拟过程Fig.5 The texture simulation process of butterfly wing front
蝴蝶翅膀背面的肌理效果主要借鉴了贝堆工艺品的平贴、叠贴和雕刻工艺，采用碎石状幻彩螺钿片层叠、拼贴而成。鞋跟与水台处玉兰花的形态通过中国绘画的白描形式进行表现，选择鞍褐色和伪装黑褐色（星影漆编号X138、X150）在塑料盘内完成颜色调制，并使用勾线笔绘制。所用水性模型漆具有化工气味较小、防水、干速较快的特点（图6）。
图6 蝴蝶翅膀背面的肌理模拟Fig.6 The texture simulation of butterfly wing back
4.3 配件装配
洞头贝雕制作的关键在于因材施艺。将天然的贝壳材料用堆、叠、联、粘等方法逐步完成成品[2]。传统洞头贝雕的胶粘剂主要为白乳胶，一旦处于低温或遇潮状态，极易导致脱胶、褪色，影响产品的保存与观赏性[3]。由于多数实验模型细小、不规则的特点，可粘合面积较小，因此选用热熔胶作为主要粘合剂，细节部分采用了补鞋胶和502 强力胶水等。此外，带有背胶贴的贝壳片也比较符合异形配件的粘贴需要。结合平面与三维效果图，按从大到小、从内到外的原则完成装饰部件的装配（图7）。
图7 鞋履成品图Fig.7 Photographs of the finished shoes
采用3D 建模方式可以较好地实现洞头贝雕点刻、线刻等雕刻工艺的模拟，还可进一步结合时尚潮流探索更丰富的雕刻效果。不仅可以使洞头贝雕艺术得到更广泛的传播，也丰富了中国元素定制鞋履的设计灵感与文化内涵。
3D 打印技术对于复杂造型的输出能力拓展了异形设计元素的造型自由度；
细腻的逐层打印方式可以呈现多种设计细节；
其低成本、高效率的特点为小批量、定制化的时尚精品制作提供了更多可能性。此外，3D 数字模型的可存储性还可以为建立数据库提供便利，从而进一步提升实效性。
树脂材料模型便于抛光、打磨，能较好地实现预期效果，其精度、厚度均符合鞋品设计的要求。同时，结合多种创意性的材料和后期处理手段，可实现逼真的贝雕色彩与肌理模拟，其后处理方式不仅具有创新性，还保留了手工制作的意趣，提升了产品的设计价值。
随着3D 打印技术的发展，打印机及打印材料的性能必将得到进一步发展，在打印效率、精度、硬度和肌理、色彩等方面还可以实现更多突破，为贝雕及更多传统艺术的模拟和鞋品设计、制造带来更多可能性。
6.1 传统工艺与现代技术的创新融合
3D 设计软件实现了设计、制作过程和产品模型的数字化，这一优势提高了生产效率，同时也为传统工艺的创新性继承提供了思路。融合现代技术与传统艺术特色的新型产品将进一步涌现。
6.2 基于3D 打印技术与传统物质文化的柔性定制模式
3D 打印的数字化制造过程为鞋品柔性制造技术提供了良好支撑。在此基础上还可结合大数据技术，搭建智能交互平台，实现鞋品柔性定制解决方案，支持用户根据自身需求进行局部的帮部件更替,提升产品的趣味感和用户的体验感[6]，更好地满足新生代消费市场的个性化需求。
6.3 基于高度个性化定制的精品化模式
结合数字化生产技术与丰富、细腻的后期处理手段，可以更好地平衡生产效率与非遗文化的工艺传承，探索精品化的高端鞋履定制发展道路。挖掘传统文化的商业空间，提升鞋履产品的附加值，以多种途径实现非遗文化的活态传承。
猜你喜欢洞头洞头海区养殖紫菜中重金属含量的检测及评价食品安全导刊·下旬刊(2020年9期)2020-11-23洞头：三无村变身“桃花源”科学导报(2020年61期)2020-09-29洞头区大门镇开展“扫黄打非”公益手工剪纸课下一代英才(2020年8期)2020-09-24温州洞头发出“干部召回令”领导决策信息(2018年32期)2018-10-25——浙江洞头紫菜产业优化升级成海岛乡村振兴新引擎">洞头紫菜走上科技致富路——浙江洞头紫菜产业优化升级成海岛乡村振兴新引擎中国科技财富(2018年9期)2018-10-13“意外”的插曲撞击出数学思维“火花”东方教育(2017年9期)2017-07-19多元文化视野下洞头仪式音乐研究的策略和意义分析艺术评鉴(2017年11期)2017-07-18洞头丧葬礼俗中的民间道教音乐研究艺术评鉴(2017年7期)2017-06-08洞头县馆藏清、民国书画赏析艺海(2015年9期)2015-12-02洞头近海养殖水域沉积物碳含量空间分布格局应用海洋学学报(2015年4期)2015-11-24
