榫卯结构在当代环境中的创新与发展

榫卯结构是一种以木质构架为主、在木与木之间采用凹凸结合进行连接的结构方式。在榫卯结构中，凸出的位置被称为榫，凹进的位置被称为卯，榫与卯之间相互咬合，起到衔接作用。古代最主要的建筑、家具连接方式就是榫卯，这项制作工艺距今已有几千年的历史。而在现在我们提及榫卯的时候，它已不仅仅是一种中国传统的建筑结构，更是一种承载着凹凸之美的艺术和文化符号，影响着全世界。

一、榫卯结构的特点

凹凸结合是榫卯结构特有的连接方式，根据木材特性将传统的木质结构组合成为一种柔性结构体。经由榫卯构成的物体坚固非常，同时又有一定的伸缩性。在地震荷载下，部分地震能量可以通过榫卯结构的变形被抵消，削弱地震带来的影响。榫卯结构的科学性不表现在单个木件的坚硬优越，更而体现在木件之间巧妙的相互结合支撑。以榫卯的形式将各个构件之间的结点连接契合，最终得到一种坚实且富有延展性的框架式结构。

二、榫卯工艺面临的挑战

榫卯结构发展至今，其深厚的历史文化底蕴对当代的建筑、家居、家具设计有着不可忽视的影响。在结构方面，它构造紧密又原理简明，结构件之间的组合浑然一体;在设计方式上，榫卯结构体现了模块化的设计方法，通過对木件的组合与拆分，运用不同的咬合方式组合零件成为一个整体，展现了其多样化的形式;贵重的硬木是榫卯最常选用的材质，制作过程摒弃粘合和装订工艺，更充分地展现家具品质。但是随着工业化的不断发展，榫卯技术开始面临前所未有的挑战和冲击。

首先，在原料成本上，传统建筑家具多使用质地紧密、纹理细腻的硬木材料如花梨木、紫檀、红酸枝等。以这类木材为原料制作的榫头与卯眼经过加工后能稳固咬合并具有韧性。现如今由于家居行业的发展，人为砍伐和环境变化的影响使得木材变得稀少，大直径的木料更是稀缺昂贵。而榫卯结构的部分结构件是需要一木连做的。原料的局限性使榫卯结构的制作产生了难度。

其次，在人工成本上，传统的榫卯要求工匠以手工或者半手工进行加工和生产，工作过程十分辛苦劳累，愿意进入这个行业的人越来越少。并且合理设计的榫卯具有可修复性，可拆可装，这对工匠的技术又有了更高要求。由此榫卯的制作成本随着也人才缺失而增高。

最后，在时间成本上，现代化生产模式由机械生产，流水线加工。而榫卯由于其复杂结构，大部分组件无法实现机械化生产。虽然部分木件在设备齐全的情况下可以进行标准化的批量生产，并且误差可精确到0.5mm，但是数控机床几十甚至上百万一台的成本也让榫卯的普及受到了阻碍。

三、榫卯结构在3D打印技术领域的创新

3D打印技术也被称为增材制造技术，是快速成型技术的一种。它以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式来构造物体，在工业设计、医疗产业、教育，汽车行业等领域都有所应用。3D打印技术有许多传统机械生产的没有的优势。首先，它操作简单，通过对模型文件的制作和修改，许多复杂的、难以开模的造型都可以通过3D打印技术进行呈现;其次，3D打印成型快速，使定制变得更加容易，并可以对产品实现批量生产。而且使用3D打印技术可以减少产品开发周期，大大节约时间和技术成本;最后，与传统建筑家具的减材制造技术不同，3D打印的增产制造技术几乎不产生废材，并且耗材能够循环使用，更环保。

榫卯生产过程中在人工与机械上面临的难点，理论上都可以通过3D打印技术得到解决。首先，三维数字模型是3D打印技术的基础，榫卯结构连接的部件可以在电脑上通过虚拟模型进行组合和拆分，结构变得简单明了，缩减了人工对木材重复修改造成的材料及时间消耗。其次，3D打印机在模型完成后，可重复多次地对目标文件进行制作，且过程中无需其它工具或模具，提高了生产效率。尤其对一些复杂的榫形来说，3D打印技术的使用在理论上可以完全实现机械化。最后一点，也是3D打印技术与传统榫卯制作相比最能体现其发展性的一点，就是它的环保性。一些常被用作3D打印技术原料的木质材料，都是由木片粉末、颗粒甚至纸浆等木材废料加工而成的。这类木质耗材的生产使用不仅实现了废物利用，构建了一种可循环的生产方式，也为其它新型材料开发提供了新方向。

虽然目前市场上常见的3D打印木质耗材都是加入了一些复合纤维的复合材料，不能称为百分之百的纯木质，但是随着科技发展和对新材料的不断研究，相信在不久的将来可以替代这些复合材料的、可以最大限度接近原生木质的新材料一定会出现。

通过对3D打印技术的分析和研究，将榫卯的制作和3D打印技术进行结合，既能够节约成本，减少资源和材料的浪费，也可以降低机械生产的难度，只要有模型和设备就可以实现量产，在今后对各大中小型工厂进行推广和使用榫卯的接受度将会提高，传统文化也许能够再次占据大众视野。

四、总结

随着工业化发展，大量需要手工制作的家具建材已逐渐淡出市场，那么榫卯结构是否也会因为当下面临的种种困难被淘汰呢？答案当然是否定的。即使榫卯结构在功能性和成本上可能被替代，但作为文化符号，作为中国传统文化的精髓，榫卯结构凝结了千百年来的匠人智慧，在悠长的中国历史中为现代建筑、艺术、和文化带来的巨大影响是无可替代的，而榫卯的存在和传承也将被赋予新的意义并生生不息。

对于榫卯结构的创新与呈现，很多人仅仅局限于外在。而通过将榫卯与3D打印技术的发展结合，发展大量机械化自动化的生产，实现本质上的创新也不失为一个新思路。发展新技术的同时提取传统工艺中的精华，进行科学理性分析，让榫卯工艺更为广泛传播，提高人们对传统工艺的认识。相信在未来科技的进步和发展中，可以实现3D打印技术与榫卯结构的实践结合，使成本降低，材料更环保，生产更高效，榫卯结构在文化和技术方面都能得以更为广泛的传承和发展。

参考文献

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作者简介：

费司琪（1995.3.31），女，汉族，籍贯：山西运城，沈阳师范大学美术与设计学院，19级在读研究生，硕士学位，专业：艺术设计，研究方向：环境艺术