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激光切割機應用
發表時間:2019-07-25     閱讀次數:65     字體:【

激光雕刻技術在藝術首飾中的應用及創作實踐

吳樹玉通過材料實驗與創作實踐探索了激光雕刻在當代藝術首飾中的應用及發展,介紹了激光雕刻技術的應用現狀,并對不同材料(亞克力、瓦楞紙板、復印紙、手工紙、半透明牛皮紙、牛仔布等)進行激光雕刻。基于矢量圖和位圖的激光雕刻實驗,激光雕刻技術的工藝特點有:(1)激光雕刻技術的效率高;(2)激光雕刻形成的圖象色澤獨特,顏色與雕刻材料的成分、結構有關;(3)激光矢量切割后的材料無需打磨或拋光;(4)矢量圖比位圖清晰。此外,還分析了激光雕刻技術作為藝術首飾創作手段的優勢與藝術表現力,并運用激光雕刻技術對紙首飾進行創作實踐。

1 激光雕刻技術與現代藝術首飾

激光加工最初是工業領域的重要前沿技術,激光雕刻技術屬于激光加工的一種,是利用高功率密度的聚焦激光光束作用在材料表面或內部,使材料氣化或發生其它物理變化,通過控制激光能量、光斑大小、運動軌跡和速度等參量使材料呈現出要求的圖形圖案[1]。在材料、技術多樣化的藝術首飾領域,一些藝術家們開始將該技術運用于創作過程。例如,英國著名首飾設計師David Watkins利用激光在各種材料上切割圖形,并結合貴金屬材料創作首飾(圖1)。美國藝術家Sally Hobbi Rumman利用激光在亞克力上雕刻各種紋樣,創作了系列首飾產品,并在其品牌網站上銷售,十分受歡迎(圖2)。

激光雕刻需要配合計算機圖形軟件,按圖形文件(矢量圖或位圖)要求進行工作,其工作方式類似打印機。不同的是打印機用墨水形成圖像,激光雕刻則將激光束投射到材料上形成圖像。激光雕刻按工作方式可分為點陣雕刻與矢量切割雕刻[1]。前者激光束作用在材料表面,形成雕刻效果;后者則是激光束穿透材料進行切割。激光雕刻可以分為二維和三維,本文以二維板材雕刻為分析對象,借助材料實驗與設計創作,研究激光雕刻技術的工作方法與特點,并探索其在當代首飾創作中的潛力與應用價值,希望對首飾專業的研究者和創作者有所啟發。

2 非金屬材料激光切割/雕刻的工藝特點與審美分析

每一種工藝都有自身的特點與局限,設計者在其中尋找創意。筆者通過兩項工藝實驗對該技術的工藝性能與特點做了初步探索。本次實驗利用美國Universal VLS 3.5激光雕刻機(CO2激光器,激光管功率40 W),及其配套的ULS工作平臺。該設備主要用于非金屬材料的切割與雕刻,因體積小,常用于高等院校平面設計專業的教學。圖3顯示了設備的激光頭(紅色部件)與雕刻臺面(圖3中白色區域)。

2. 1 不同材料激光雕刻的視覺特征比較

筆者這項實驗以同一CorelDRAW文件為基礎,分別對亞克力、瓦楞紙板、復印紙、手工紙、半透明牛皮紙、牛仔布等九種常見材料進行嘗試。該文件在CorelDRAW矢量繪圖軟件中創建,圖形尺寸為11.0×2.5 cm。根據ULS工作平臺要求,將圖形的外輪廓線設置為“RGB紅色”,粗細設置為“發絲”,該設置對應“矢量切割”工作方式,線條被激光切斷;圖形中其它顏色對應點陣雕刻方式,材料表面被激光燒蝕。經過初步測試,筆者發現,要得到較理想的雕刻效果需要根據不同材料調整圖形的對比度。在對亞克力、復印紙、手工紙、半透明牛皮紙、牛仔布加工時所用圖形如圖4a;對于竹、木片上雕刻時,筆者降低了陰影部位的明度如圖4b;在質地較粗糙的羊毛氈、瓦楞紙板上加工時,為了得到清晰的雕刻效果,部分陰影被刪去,所用文件如圖4c。

ULS工作平臺自帶“材料數據庫”,包括玻璃、金屬(表面有涂層)、聚合物、泡沫、陶瓷、天然、橡膠、織物等八大類,每一大類又分若干子項。工作時選擇對應的材料名稱,輸入材料厚度(圖5),調整焦距,機器便可開始運行。然而很多情況下,因為加工要求不同,或者材料種類特殊,數據庫材料的默認設置往往不能達到要求,需要配合手動調整。表1為筆者實驗的9種材料的參數設置。9種材料的激光加工效果如圖6。


通過實驗發現:(1)被激光雕刻后,有的材料(如羊毛氈)留下氧化層,有的材料暴露內部材料(如瓦楞紙板),所呈現的顏色與其成分、質地、結構有關,通常天然材料呈現深棕色;(2)對不同材料的雕刻時間有一些差異,但總體上激光雕刻速度非常快,本次實驗文件大小為11.0×2.5 cm,每種材料雕刻時間不超過2分鐘;(3)材料色彩明度越低,雕刻越深。質地比較細密的材料(如紙、亞克力),其工作圖形需要較強的對比度來實現清晰的雕刻效果;(4)激光矢量切割的切痕流暢、平整,不需要后續打磨或拋光,這為創作提供不少便利。同時,切痕色澤往往跟工作材料本身形成強烈對比,可以獲得意想不到的視覺效果。

2. 2 位圖與矢量圖的雕刻比較

在該項實驗中,筆者選擇一張素描圖的掃描文件*,在一張厚3 mm黑色亞克力板上進行雕刻。原始圖像文件為位圖,由像素點組成,其雕刻效果如圖7a,激光留下的印記呈方塊像素分布;筆者通過CorelDRAW“描摹位圖—中心線描摹—線條畫”命令,將該位圖轉化為矢量圖形,再進行雕刻,效果如圖7b。第二次的雕刻印記很流暢,雖然矢量圖會損失少量細節,但激光雕刻效果清晰。

2. 3 激光工藝優勢與審美分析

從剪紙到木雕,“切割”與“雕刻”是人類文明中非常古老的加工方式,不同的工具也隨之發明用來切、雕不同的材料。那么激光雕刻對于藝術家來說意義何在?它是否具有獨特的工藝與藝術價值?從以上實驗不難發現,激光雕刻在工作效率上明顯優于手工,特別適合批量加工。同時,由于激光精準的特性,它可以實現高精度雕刻。在數字技術日益發展的當代,藝術家們可以利用激光雕刻與數字手段相結合進行創作。例如圖8,筆者將自己的一幅速寫利用掃描、CorelDRAW描摹位圖命令得到矢量圖文件,并將其雕刻在羊毛氈上,形成清晰的線條雕刻效果。手工無法在織物上進行雕刻,而激光雕刻展示了其在材料適應性上的優勢,毛氈柔和的質感與畫面內容形成呼應,激光雕刻形成深淺不一的灼燒痕跡使圖案呈現出別樣的視覺效果。天然材料被激光雕刻或切割后可以呈現出深棕色燃燒痕,這樣的印記給人以懷舊、質樸的審美體驗。天然材料經過激光處理后,所呈現的顏色效果往往出人意料,例如牛仔布雕刻后透出下層的紡織結構;黑色亞克力雕刻后呈現出深淺不一的灰色,恰似黑白底片,而其切割邊緣則是光滑的黑色。這些獨特的視覺效果成為該工藝的視覺標簽。

3 激光切割的紙首飾創作實踐

在實驗基礎上,筆者以“紙”為材料,通過圖形設計、激光切割、后期造型,制作了系列首飾。下文將介紹本次創作的思考過程,并展示作品。

3. 1 紙材連接結構與結構強度的思考

紙作為首飾材料,并不多見,然而只要處理得當,紙能夠具備足夠的強度。實際上,在藝術首飾領域中,很多藝術家用紙創作了不少有趣的作品[4]。從光滑的折紙到觸感豐富的手工紙,從單色的卡紙到印花的包裝紙,從透明的硫酸紙到厚紙板,現代生活中紙材種類豐富,其肌理、透明度、厚度各異,視覺效果各不相同,給藝術創作提供了廣闊的空間。

用紙材制做首飾,連接結構是一個影響工藝的關鍵因素。紙一方面跟紡織物類似,具有韌性;另一方面,它又跟金屬相似,可以彎折成形。因此,在連接時可借鑒織物和金屬的連接工藝。圖9a是筆者用針線縫合方式將激光切割的紙片串聯在一起。圖9b中的手鐲是紙材與亞克力用鉚接相連。圖9c中的作品“鱗”利用卡扣書簽的結構將不同單元連接在一起,其金屬部分采用同樣的方式與主體紙材連接。最常見的膠粘合、訂書釘方式也可以用于紙首飾創作當中。

紙首飾制作的另一個影響因素就是結構強度。筆者認為,一方面可以選擇強度大的紙材,另一方面可以通過造型處理(如折疊、堆積)以及表面處理(如浸蠟、噴漆)來增加強度。

用半透明牛皮紙設計制作了系列仿生首飾(圖10), 項鏈尺寸約120cm, 胸針尺寸為22×14×5 cm。設計靈感來源于半透明、微微反光的紙質感,其光澤令人聯想到鱗片、羽毛。創作的主要步驟:(1)在CorelDRAW中創建圖形,表現鱗片重復排列,如圖11a;(2) 按圖形文件,用激光矢量切割紙材,得到若干相同的單元造型,如圖11b;(3)將這些單元通過翻折、扭曲等造型手法,建立三維形態,最后將單元連接;(4)在完成的造型后進行了噴漆處理,以增強色彩表現力與造型強度;(5)為紙造型添加佩戴結構。該系列有胸針和項飾,筆者按照卡扣書簽的方式分別設計了別針(圖12)及鏈扣。


幾何裝飾項鏈的設計選擇印花的裝飾紙材,按照CorelDRAW中繪制的幾何圖形,將其激光切割成橄欖形,再利用尼龍繩將紙片縫合成立體造型,并串聯成項鏈。作圖時繪制了針眼,連同外輪廓一起切割(圖13),為后續縫合提供了便利。色彩上,繩與紙形成對比,針腳凸顯,視覺效果更加活潑,裝飾感更強,

激光雕刻適用的材料多樣,批量加工快捷、方便。在技術上,它不僅比手工操作更容易、更迅速、更準確,同時還可以實現手工難以達到的效果,例如在手工無法雕刻的纖維材料上實現雕刻,或將數字照片或圖像雕刻到材料表面。從美學角度上,激光灼燒形成的色澤具有獨特的視覺表現力,是標志性的造型語言。

激光雕刻設備昂貴是該技術的主要弊端。目前主流的非金屬二維激光雕刻機價格在人民幣5~20萬不等,適合金屬雕刻或者三維激光雕刻的設備,價格則更高。因此,許多獨立藝術家會選擇激光雕刻的服務商,完成相應的制作環節。總之,激光雕刻的獨特優勢已經吸引了眾多首飾藝術家,其應用潛力將繼續被挖掘,筆者也將選擇其它材料,利用該技術,進行后續創作。


 
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