激光雕刻技术在博物馆文创产品中的应用

2018-07-15◎周格

文化产业 2018年11期

◎周格

（中国海关博物馆北京 100005）

激光雕刻在机械制造和工业制造领域应用已相当普遍，具体涉及金属加工行业、印刷包装行业，纺织服装行业、装饰家居行业、航空航天技术领域等。根据前瞻产业研究院发布的《2015-2020年中国激光加工设备制造行业产销需求预测与转型升级分析报告》统计数据，2008-2014年，我国激光雕刻设备规模保持稳步增长。2008年，我国激光雕刻设备市场规模仅为5.07亿元，到2012年增长超过100%。2014年，我国激光雕刻设备市场规模为12.35亿元，同比增长率为8%。

根据文物局“让文物活起来”和“把博物馆带回家”的指示精神，文博行业发展越来越红火，激光雕刻技术在博物馆文化创意产业也开始崭露头角。

一、激光雕刻在文创设计制作方面的优势

激光是原子核外电子受激光辐射经放大而形成的光辐射。激光雕刻是利用较高功率的聚焦激光光束，按照计算机参数信息对被照射物体在移动过程中进行熔融、烧蚀，实现非接触式的切割、蚀刻的工艺。它能有效地解决传统加工方法无法解决的问题，尤其是那些高硬度、高脆性材料的切割加工，有逐步取代传统切割工艺的趋势。相比传统加工技术，它的优势主要有以下几个方面：

（一）设计的数字化

激光雕刻主要依赖数字模型，激光切割机器的操作文件常用格式为DXF或者DWG格式。文件的绘制可采用例如CAD和Adobe Illustrator、CorelDraw等矢量制作软件，绘图中需设置单位，尺寸按照实际制作尺寸绘制。计算机所绘制数字模型中的线条实际是激光光斑切割材料的移动轨迹。因为数字建模的直观特点，除了在质感上的不同，切割后的文创产品几乎别无二致地还原了计算机设计文件中的图案——“所见即所得”。

（二）产出的平板化

激光雕刻机床本身是个二维的平台，置于其上被切割的材料通常为板材——纸板、木板、亚克力板、铝板、钢板等，制造出的文创产品也大多呈平板化。即便一些被巧妙设计的激光雕刻文创产品经过制作后呈现三维立体，一般也是在平板的基础上多层叠加或拼插组合而成。

（三）材料的适应性

激光雕刻机分为切割金属材料的光纤激光雕刻机及切割有机材料和合成材料的二氧化碳激光雕刻机。所以金属、纸张、木头、布料、皮具、亚克力等大多数常用材料基本上都可以被加工。

纸张加工中，传统机械切割法磨砂轮的磨损可能导致“飞边”，手工剪纸又可能会因为刀具的磨损或者需剪掉面积的细小，容易使纸张产生折痕或者撕裂，激光切割制作纸质文创产品，其边缘干净、整齐、没有纸张残屑，更可保证均一、优秀的加工质量，方便快捷地做出雕花、镂空效果用于贺卡、明信片、灯具灯罩。

图1 经过拼插的激光雕刻文创产品

图2 布料的激光雕刻效果

在布料的传统加工工艺中，刀模会因为刀刃的变形、变钝而导致布料的脱丝，这给后续的工艺带来了很多麻烦。激光雕刻解决了这一难题，化纤面料在雕刻后易烧熔收缩，可以自然形成不易松散且整齐的轮廓边缘；另外，激光可以在厚的布料和绒皮上进行蚀刻印花，蚀刻深浅变化时还能制作出渐变的效果，为产品雕刻出层次丰富的图案[1]。

（四）制作的高效化

激光雕刻技术主要依赖光斑直径、激光功率、切割速度和工件的位置等参数进行生产操作，切缝的形状大小随着材质的特性不同和参数的设置差异而发生变化。制作过程基本不依赖模具，其精度高、切缝窄、材料磨损少、工件变形小，无接触性，生产成本低、制作效率高，在参数设置与材料性能匹配时能一次成型。

（五）排放的环保性

除了高效经济之外，激光雕刻不可忽视的一大特点就是环保性。首先，激光光斑排放的热量小，因此可以减少热量过高时板材融化、变形所导致不必要的损耗；其次，切割时产生的噪音相对传统的机械加工较小；第三，切割过程中虽然会产生少量粉尘，但都有湿式或干式的除尘装置，因此对大气污染较小。

二、激光雕刻在文创设计制作方面的短板

（一）材料厚度有限制

激光雕刻金属板材一般200W激光器的雕刻厚度在1mm～2.5mm之间。500W激光器雕刻厚度在4mm以下，1000W～2000W的激光器雕刻厚度不会超过15mm，具体取决于材料组成。木板、亚克力等材料的加工厚度一般也控制在15mm以内。

（二）材料类别有限制

高反射率的铜和铝只有在光纤激光雕刻机系统上安装有“反射吸收”装置的时候才能被加工，否则反射会毁坏光学组件[2]。雕刻诸如热塑性塑料、热硬化材料和人造橡胶的合成材料时要考虑加工的危险和可能排放的有毒气体。

（三）特定材料会碳化“黑边”

竹、木、三合板、纸板等材料使用激光雕刻技术的时候容易碳化导致黑边。根据机器功率等参数的设置和被加工材料的成分构成、厚度特性不同，碳化黑边的颜色深浅也略有差异。一般情况下，功率低，速度快就不容易碳化黑边，但随之也可能导致效果不如预期，需要二次加工。

三、激光雕刻技术支持下的博物馆文创

博物馆文创的开发越来越巧妙灵活，从原来直接复制文物的“硬周边产品”转为借用一个馆藏形象与“衣、食、住、行、用、玩”等实用性功能相结合的“软周边产品”。激光雕刻技术契合了这种图案化的馆藏形象的表达，逐步成为当代博物馆文创设计制作的常用手段之一。

（一）舌尖上的博物馆文创

苏州博物馆馆藏五代秘色瓷莲花碗，其通体施以青釉，晶莹润洁，造型宛如一朵盛开的莲花。因其为越窑青瓷中难得一见的秘色瓷珍品而成为苏州博物馆的镇馆之宝之一，为文创开发提供了灵感源泉。2014年，苏博文创团队研发“国宝味道——秘色瓷莲花碗曲奇”，将文物图案化、扁平化，并采用与青釉相呼应的绿色抹茶粉为原料制作文物曲奇饼干，使文创与文物的设色统一。

2014年，四川三星堆博物馆以馆藏古蜀文明时期的古蜀面具为原型，推出“古蜀面具饼干”，随即在网路上大火。随后，陕西历史博物馆也推出过一系列文物饼干，西汉皇后之玺玉印、汉代长乐未央瓦当、唐代开元通宝货币、银器舞马衔杯银壶等，纷纷成了饼干上栩栩如生的图案。2016年，三星堆博物馆又推出“青铜面具月饼”，再次成了考古界和文创领域的“网红”。

文物饼干成了美食界的博物馆定制、博物馆界的美食新宠，可以被“品尝”的文创首次受到消费者的强烈关注。虽然饼干本身并非是激光加工，但这种图案化的饼干模具在激光雕刻技术的支持下可以被最简单快捷地制造，帮助我们用美食来传播博物馆文化。

图3 激光雕刻技术实现了馆藏到美食的转换

（二）文房内的博物馆文创

说到文房文创，不得不提及北京故宫。北京故宫博物院作为全国乃至全世界著名的博物馆，其文创的开发与经营在国内首屈一指，文创产品年营业额超10亿元。截至2016年12月，故宫博物院共计研发文创产品8683种，产品涵盖“家居陈设”“文房雅玩”“紫禁服饰”“创意生活”等方面。其中“文房雅玩”类文创产品应用到激光雕刻技术最为广泛。

“故宫建筑尺”采集了作为规模最大、最完整木结构建筑群的故宫中保和殿、午门、神武门不同的古代皇家建筑形式，从被设计师简化后雕刻出的尺子轮廓就能识别保和殿为圆攒尖、神武门为重檐顶、午门为三面环抱的“五凤楼”。不得不说图案化提升了博物馆IP的辨识度，强化其标志性。

“故宫窗棂尺”提取了乾清门窗棂、景仁宫窗棂、养心殿窗棂、太和殿窗棂的图案，透雕于尺上，将传统的建筑美学应用于产品设计。窗棂的框架结构设计，像是对中国传统木构建筑的微缩和侧写，但又不限于此，使其延伸到文房用品中，成为审美构成要素之一。

“故宫脊兽尺”借用太和殿的脊兽形象，依次是仙人、龙、凤、狮子、天马、海马、押鱼、狻猊、獬豸、斗牛、行什。脊兽的功能最初是为了保护木栓和铁钉，防止建筑漏水和生锈，对建筑屋脊的连接部起固定和支撑作用。后发展出了装饰功能，并有严格的等级意义，不同等级的汉族建筑所安放的脊兽数量和形式都有严格限制。尺子的巧妙处在于将建筑的三维装饰转换为文具的二维装饰，将故宫的古建美学和吉祥寓意赋予文创产品。

图4 激光雕刻的故宫建筑尺

不管是“故宫窗棂尺”“故宫建筑尺”，还是“故宫脊兽尺”，都充分利用了作为世界文化遗产的故宫最大的IP——古建筑本身，并将其图案化、标志化，运用激光雕刻技术将图案或整体、或局部地运用到产品合适的位置上[2]。

故宫文具类文创除了竹木材质的激光加工，还有金属材料的激光加工。故宫“千里江山书峰立金属书签”提取故宫馆藏文物宋代王希孟绘制的长卷《千里江山图》的IP，将中国古代文人寄情山水的表达与现代阅读者纵情书海相结合，利用金属激光雕刻的虚实疏密来表达山石披麻皴、斧劈皴等不同的脉络肌理、明暗变化。设计师匠心独运，上山下水，山水交融的意境跃然签上。

（三）童趣里的博物馆文创

中国海关博物馆开发的丝路通关棋将传统的追逐棋与报关通关情境相结合，将一带一路多地风土人情与棋子行进路线相结合，形成一套兼具知识性和趣味性、寓教于乐的科普海关知识的通关棋。

这套通关棋在棋子的制作上也用到了激光蚀刻印花技术。激光雕刻除了可以对材料进行切断和透雕处理，还可以蚀刻雕花，处理出一些扁平化的图案和浅浮雕效果。

图5 中国海关博物馆丝路行者立体拼图

中国海关博物馆推出的丝路立体拼图也用到了激光切割技术。该拼图提取丝绸之路的符号元素，将之图案化设计，并用激光切割技术切块、层叠制作。木质拼图分为上中下三层，最内层为汉代丝路，张骞带领驼队跋山涉水出使西域；中间层为唐代丝路，玄奘西天取经途经敦煌；最外层为当代海丝远渡，中西贸易往来密切。立体拼图以古代著名丝路人物传说作为题材，让孩子们从游戏中了解一段历史，从故事中领略一路风情。

虽然拼图由很多小块的木板组成，但因为激光雕刻对材料断口缝隙的低损耗，只需用到三层20cm见方的三合板，按设计图纸切割成型，并根据设色喷漆处理即可，是对材料最大程度的利用。

图6 中国海关博物馆丝路行者立体拼图分层设计图

（四）行旅中的博物馆文创

行旅便携类和行旅馈赠类文创产品中也不乏激光雕刻技术的支持。广东省博物馆文创商店代销的“邮历·广州”系列木雕明信片，以广州五羊雕塑、广州塔、广东省博物馆等知名景点为题材，展现岭南地标建筑及地域特色于明信片方寸之间。将不同色泽、不同质地的木板用激光雕刻的线元素搭配，激光透雕的面元素层叠组合，形成有立体感的城市地标形象。这样的文创作为旅游的手信或纪念都是不错的选择。