在乐器研发中对应用材料与生产工艺的革新构想与实践

文/宋从甲

引言

高品质乐器是应用材料和生产工艺最佳结合的产物。在乐器制作中，应用材料是乐器制作中决定音质类型的基础条件，而精湛的生产工艺则是决定乐器品质的技术保障，当然也包括乐器的外观工艺。可以说，材质和工艺是乐器生产不可或缺的重要因素，也是从事乐器生产主要研发和实践的内容。

本文从乐器制作的应用材料革新与生产工艺设计（外观设计）方面来讨论竹质材料应用的可行性和外观工艺设计及制作的研发。以生产实践为参考，从材料某方面数据的对比与分析入手，从乐器外观审美与新型工艺水平制作相结合的角度，力求研究乐器生产中应用材料与生产工艺对乐器“品质”的影响。从大量的生产实践中，探求新的应用材料，提高工艺设计和制作水平，以更广泛的视角审视新的应用材料与新的工艺设计理念，以此来把握乐器制作方面的革新与研发。

乐器制作中竹质材料的研发实践

古人将竹子称为“不刚不柔，非草非木，小异空实，大同节目”，真实地道出竹子的材质特性。回顾民族乐器的发展史，从生产乐器的角度讲，用竹子制作乐器的历史可追溯至几千年前，中国人很早就使用原形态竹子制作乐器了。例如我们所知的有竹笛、笙、洞箫、京胡、竹板、竹鼓、竹板琴等，种类繁多，枚不胜举。值得说明的是，这些乐器所运用的材料大多是原竹，即用筒型材料加工后的应用。而本文所研究的竹质材料却有所不同，是专指将原竹材料经过加工合成制成建材类的竹质板材，专门研究竹质板材在乐器制作方面的应用。

第一节：竹质材料的性能优势

1.应用竹材的社会意义

在目前木材相对匮乏，乐器生产材料储备供应不足的情况下，更多地研发竹材的应用，使竹质材料能部分替代木材，对保持乐器生产的长期性和持续性有其重大的意义，更会起到节约自然能源，维持生态平衡，保护人类生存环境的作用。

主要理由有：竹子生长周期短，成材快，一次栽植就将可持续利用，也是可再生的资源，是不会枯竭的能源之一。常伐常新，青山常在，是木材天然的替代品。另外，竹制品可快速阴干、不易发霉，质地光滑坚硬，纹理通直，是制造乐器，尤其是外观工艺较为理想的材料。

2.合成竹材的优势特性

随着竹质材料在家具等方面的应用，其优势日益彰显。换一个思维来考虑将竹质材料用于乐器制造，尤其是选用合成竹质材料会有诸多优势。如，合成竹材克服了原竹所存在的易裂、筒壁薄、单向纹理等不足。经高温压制的竹质板材还有二次加工合成的空间，可弯曲、拉直，可用于较大体积的产品用材，且有不易变形的优点。另外，在加工竹质材料的过程中，在竹质材料的生产工艺环节方面也完成了材料换性等工序，用竹质材料替代木材，自然减去了木材处理的生产环节，提高了乐器原材料处理的生产工效。

第二节：竹质材料的更替设想

通过市场调查，我们了解到竹子复合压缩成竹板材，即竹拼板的具体情况。这些竹材大都采用楠竹为基础原料，经过校直、蒸煮、切割、精铣、胶合拼接。把一片片均匀的竹片经过120度高温胶合拼接，使竹板的含水率控制在8%左右，再利用600吨的压机压制，制作成竹板材。其出材率明显高于圆木材，是各种家具、工艺品制造加工的理想板材。对生产来讲，选用竹材自然会降低生产成本，提高效益。因此，开始设想用竹材更替木材，分析其可行性。

1.合成竹质板材的材质分析

任何材料均有其特性，合成竹质材料也不例外。生产乐器厂家在研发竹质材料的过程中，首先是了解其合成竹材的制作过程，如竹子的产地、原竹的质地、竹板的成份、合成的方法，考察竹质材料合成时用胶的种类、胶合的系数等，如同研究木材一样来研究其内部结构形成及其特点，找出与木材材质相对应的值，根据具体的数值来充分利用。使其真正能发挥其特性，发挥优势，克服短板，合理利用。这是研发竹质材料的关键。只有在研发中适当地、合理的应用竹质材料，才有可能逐步研发可替代木材的价值。

2.合成竹质材料的技术分析

为了更好地了解竹材与木材在材质方面的差异，我们曾委托北京乐器研究所做了对不同材质的相关数据分析。

竹质材料力-位移取线的测定值 色木材料力-位移取线的测定值

以进行测试的两种材料色木和合成竹质材料比较来看，在同等的力作用下，色木在其弹性的力-位移取线测定值为小于5.40mm，合成竹质材料的力-位移取线测定值为大于5.60mm。其差异较大，其他的值在对比之下均可看清楚。那么，作为生产厂家如何利用所测定的数值来有针对性地利用竹材，使其扬长避短呢？我们认为，在乐器生产中，合成竹质材料暂时不会完全取代木材，但可以有针对性地替代部分木质材料，发挥竹质材料的优势，扩大竹材的应用范围。如，可以大量应用于乐器的结构支撑部分即非发音部分等等。因此，我们将对乐器的发音部分沿用原材料来保证乐器的音质，并以更多地使用新型合成竹质材料的方式作为研发的第一步。

第三节：竹质材料应用实践

如何在外观造型、琴体结构方面应用竹质材料，却又不影响乐器的发音品质呢？我们首先考虑的是以常用的民族乐器作竹质材料更替的实验。

竹制材料乐器的制作实践（如图所示）

弦乐器：二胡 中胡类 敲击类乐器：扬琴

弹拨类乐器：筝 阮 琵琶

通过实验的环节，试制完成的合成竹质材料乐器，其结构稳定性未出现异常，在对音的稳定性进行测试过程中，可以证实其稳定性较强。尤其是作为扬琴、筝的销钉板使用则是木材质无法比拟的。例如，我们将同时调好的（440Hz）常规扬琴和筝与竹制扬琴和筝做对比试验。在同等条件下，放置72小时后，竹制琴的音频衰减是常规琴的1/3。

实验证明，合成竹制材质制作的乐器比木制材质制作的乐器声音传导快，音质干净、通透、清脆动人。通过生产实践，我们认为合成竹质材料可以成为理想的乐器制作材料之一。

1.竹质材料应用的部位与质感

在图示可以看到，扬琴的琴体结构支撑部分、琴码、琴架，二胡的琴筒、琴杆与琴轴部分，筝的外框、琴码、山口及琴架，阮类乐器和琵琶，除了阮的面板、背板，琵琶的面板之外部分等，一律选用竹质材料。制作过程与木制材料均无技术与工艺上的差别。其外观光泽清亮、色泽统一、光洁度高、质感通透，演奏时给人感觉舒适。

2.竹质材料应用的研发效果

以上所研发的竹系列乐器，曾在国家大剧院竹乐器展会上展出，展会期间得到了到场专家的首肯。如北京竹乐团团长王巍看到乐海竹制乐器时兴奋地说，这批乐器比竹乐团使用的乐器制作精细，声音纯净，是此次竹乐器展的一个亮点。再如，竹制琵琶经中央音乐学院李光华教授试奏，指出竹制琵琶较木制琵琶的发音更为灵敏、明亮。中国音乐学院杨靖教授客观评价是：高音区音色比较美，演奏文曲比较适合，演奏武曲时尚显力度张力不足。尽管如此，她还专门订制一把竹制琵琶用于出国演奏。通过展会得到的演奏家信息及各方面信息反馈来看，竹制乐器的声音测定还需进一步测试和鉴定，科学的界定其应用前途及演奏效果。

乐海竹乐器在北京国家大剧院的竹乐器展会上

竹乐器的研发与实践，会启发人们去向更广泛的领域研发。仅以乐器工艺方面为例，利用竹材料韧性高、密度大、抗腐蚀、易加工、性价比高的特点，是选择作为激光镭射的理想底材。还可以根据设计，制作出各种阴雕、平刻图案等等，在乐器装饰制作中，用竹子做的贴雕产品更是锦上添花，具有极高的使用价值与收藏价值。

值得欣喜的是，我们是利用竹子复合新型材料制作乐器，在产品的框架结构，如扬琴的内帮、琴头、梁子，古筝的帮板、销钉板，琵琶的背板等已经部分用竹材代替。试制产品涵盖大部分民族乐器品种，研发除扬琴、古筝、琵琶、阮、二胡之外，还有柳琴、月琴、三弦等销售数量比较大的几种乐器。在多次试制改革后已初步批量投入生产，其成果在2014年申请国家发明专利。

乐器外观工艺设计的研发实践

在我国民族乐器生产的进程中，大致经历了民间创造、手工制作、作坊生产的原始阶段，至今已发展到现代生产乐器的材料技术处理、精良用料选材、不断改革完善、总结研制数据的阶段。突出的表现有国内主要生产厂家在规模化生产时，引入先进技术，建造生产流水线、强化技术指标、组织批量生产的集团化生产模式等。在乐器外观的工艺水平、工艺设计和工艺制作方面也在得到重视。人们开始认识到，乐器工艺水平将从审美的角度，逐渐成为决定一件乐器品质是否优良的基础性标准之一。工艺技术水平与工艺制作手段成为生产中一个重要的技术指标。笔者为此就乐器外观工艺设计与制作方面的革新构想与实践，提出自己的理念，与大家讨论。

第一节：外观工艺的图案设计思路

在提高外观工艺理念的指导下，首先针对具体产品提出外观设计的基础性要求。如从美术角度开始其外观的造型设计，在创新方面，如何使乐器在色彩、光感方面赏心悦目，如何赋予乐器外观设计风格化，或古典风格或现代风格等。在材质方面也就木材、树脂、铁艺或合成的某种材料、指定材料或其各种材料结合等。在提倡艺术创意、图纸化作业等的基础上，强调实用性和生产可行性。把审美需求与美观实用结合起来，形成既有创意又能生产更有实效的设计理念，同时强调造型独特、作品原创等。

第二节：外观工艺的研发制作理念

在生产过程中，还要在完成外观设计后，由乐器制作师给予配合，适应地调整细部结构，对设计中所改变的外形进行技术方面的处理，以求产品更加完善。将美术设计与乐器的制作有机结合，解决图纸上反映不出来却又实际存在的问题，经过反复研究与制作实践，最终确定生产图纸来组织生产。同时要根据生产单位的实际生产能力和工艺水平来考虑具体乐器的生产内容及完成质量。同样一个设计方案，选用不同的制作工艺是会有质感的不同，舞台上效果不同，同时也会产生用途的不同。纯工艺性的乐器生产也渐渐成为研发的对象，更具有中国传统的文化意义。

第三节：“飞花点翠”新工艺系列生产的实践

为了更好地说明外观工艺设计思路和理念的意义，本文以乐海乐器生产的“飞花点翠”系列产品为例，来说明研发其产品过程给人的启发。新型外观工艺的研发实践，如图所示：

1.新型外观工艺手段的技术运用

如果仔细观察会发现每件乐器在外观工艺方面的细微变化，但就是这些细微、不引人注意的变化体现着外观工艺的改革。如乐器表面的图案设计完成之后，主要是采用天然云母与铜片镶嵌工艺、激光镭射工艺、烫金烫银工艺等新型工艺手段对乐器外观进行加工，有效地提升了乐器外观制作的科技含量。

2.新型外观工艺手段的艺术效果

“飞花点翠”产品的理念设计是为加强乐器的文化内涵，而反映文化内涵的表现手段首先是图案设计的立体效果。传统的制作工艺在凸显图案的立体感方面与新的工艺手段的效果差异较大，很难达到设计者的心理效果。而采用新的工艺之后，各类乐器装饰性图案的镶嵌效果已达到设计的艺术效果，较好地表达了美术工艺设计者的原意，有效地提高了乐器的外观品质。

乐器应用材料与生产工艺革新的构想

中国民族乐器生产是在上世纪五十年代后，在国家提倡发展民族工业的背景下发展起来的。无论在应用材料或生产工艺方面都有了长足的进步与发展，但是与国际乐器业的发展水平相比，中国乐器尤其是中国民族乐器还要走自己的发展道路，要研究开发出一条符合中国国情的发展之路。本部分就乐器应用材料与生产工艺的革新与研发方面谈谈构想。

第一节：应用材料的革新意义

在中国，乐器生产的材料相对有限，工业生产的整体水平还处在内部总结、自我强化和不断研发的基础阶段。发现并应用新的材料是一个长期要重视的问题，这也是乐器制造业发展的瓶颈所在。传统的材料总是会枯竭的，新的替代材料如果不能及时跟上，就会直接影响生产企业的生存能力与发展后劲。因此，促使乐器人要开发资源、发现新材料、敢于实践，去发现、探索、挖掘更多的应用材料。

在应用材料的革新方面，除要符合现代经济中的低碳理念、增强环保意识为基础理念之外，还要拓展思路，破除原始的传统观念，提倡“天下之材，尽我所用”。

第二节：生产工艺的革新意义

我国在工艺美术制品方面有着独特的东方艺术之魂，五千年的文化及艺术精品令全世界瞩目。如果我们能在工艺美术业的成功经验上汲取艺术营养，巧妙地运用在乐器外观工艺方面，则会缩短我们与世界在乐器制作方面的差距，发挥中国美术制品工艺的优势。那么，在乐器制造工艺革新方面，在学习继承传统制作工艺的同时，又创建新的具有进步意义的工艺制作理念。如，结合新型科技含量较高的生产工艺，创新出有价值的生产工艺，就会在乐器生产实践之中，找到发展中国民族乐器外观工艺进步的突破点。

第三节：乐器材料与工艺的新构想

乐器材料与生产工艺的改革并非一朝一夕，要融合乐器制造行业的同仁及从业者集体的智慧，共同构想、探索实践。研究学习各种相关生产材料的基础知识，科学地测定研究客观数据，结合所积累的实践经验，勇于试验，不怕挫折，在失败中总结教训、不断前行。

例如，在乐器材料方面，木及竹、石与玉、铜和金属及合成类物质等，凡自然生长的、技术合成的高科技材料等都可以做以制作乐器的材料。

在生产外观工艺方面更是有八仙过海之潜力，新型的工艺日新月异，不断涌现，如能把握信息，不断革新，就会以集体的力量、国家的力量在世界乐器制造行业体现中国军团的威力。“千里之行始于足下”，是要构想和实践才能实现理想。因此，前进的道路上充满艰辛，同时也充满希望。

结语

时代的进步必将使全社会的科技成果不断地作用于乐器制造行业。在新的形势下，生产具有改革意义的新型产品，是考察一个生产企业能否立足于时代的前沿，是把握一个企业能否长远发展的关键。笔者从大事着眼，从小事入手，抛砖引玉，引起大家思考，目的是为中国民族乐器的发展与创新贡献力量，做好中国民族乐器生产研发工作，从而促进中国民族器乐演奏艺术的向前发展，促进中国乐器的制作理念更加科学化。