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激光切割机应用
发表时间:2019-07-25     阅读次数:168     字体:【

激光雕刻技术在艺术首饰中的应用及创作实践

吴树玉通过材料实验与创作实践探索了激光雕刻在当代艺术首饰中的应用及发展,介绍了激光雕刻技术的应用现状,并对不同材料(亚克力、瓦楞纸板、复印纸、手工纸、半透明牛皮纸、牛仔布等)进行激光雕刻。基于矢量图和位图的激光雕刻实验,激光雕刻技术的工艺特点有:(1)激光雕刻技术的效率高;(2)激光雕刻形成的图象色泽独特,颜色与雕刻材料的成分、结构有关;(3)激光矢量切割后的材料无需打磨或抛光;(4)矢量图比位图清晰。此外,还分析了激光雕刻技术作为艺术首饰创作手段的优势与艺术表现力,并运用激光雕刻技术对纸首饰进行创作实践。

1 激光雕刻技术与现代艺术首饰

激光加工最初是工业领域的重要前沿技术,激光雕刻技术属于激光加工的一种,是利用高功率密度的聚焦激光光束作用在材料表面或内部,使材料气化或发生其它物理变化,通过控制激光能量、光斑大小、运动轨迹和速度等参量使材料呈现出要求的图形图案[1]。在材料、技术多样化的艺术首饰领域,一些艺术家们开始将该技术运用于创作过程。例如,英国著名首饰设计师David Watkins利用激光在各种材料上切割图形,并结合贵金属材料创作首饰(图1)。美国艺术家Sally Hobbi Rumman利用激光在亚克力上雕刻各种纹样,创作了系列首饰产品,并在其品牌网站上销售,十分受欢迎(图2)。

激光雕刻需要配合计算机图形软件,按图形文件(矢量图或位图)要求进行工作,其工作方式类似打印机。不同的是打印机用墨水形成图像,激光雕刻则将激光束投射到材料上形成图像。激光雕刻按工作方式可分为点阵雕刻与矢量切割雕刻[1]。前者激光束作用在材料表面,形成雕刻效果;后者则是激光束穿透材料进行切割。激光雕刻可以分为二维和三维,本文以二维板材雕刻为分析对象,借助材料实验与设计创作,研究激光雕刻技术的工作方法与特点,并探索其在当代首饰创作中的潜力与应用价值,希望对首饰专业的研究者和创作者有所启发。

2 非金属材料激光切割/雕刻的工艺特点与审美分析

每一种工艺都有自身的特点与局限,设计者在其中寻找创意。笔者通过两项工艺实验对该技术的工艺性能与特点做了初步探索。本次实验利用美国Universal VLS 3.5激光雕刻机(CO2激光器,激光管功率40 W),及其配套的ULS工作平台。该设备主要用于非金属材料的切割与雕刻,因体积小,常用于高等院校平面设计专业的教学。图3显示了设备的激光头(红色部件)与雕刻台面(图3中白色区域)。

2. 1 不同材料激光雕刻的视觉特征比较

笔者这项实验以同一CorelDRAW文件为基础,分别对亚克力、瓦楞纸板、复印纸、手工纸、半透明牛皮纸、牛仔布等九种常见材料进行尝试。该文件在CorelDRAW矢量绘图软件中创建,图形尺寸为11.0×2.5 cm。根据ULS工作平台要求,将图形的外轮廓线设置为“RGB红色”,粗细设置为“发丝”,该设置对应“矢量切割”工作方式,线条被激光切断;图形中其它颜色对应点阵雕刻方式,材料表面被激光烧蚀。经过初步测试,笔者发现,要得到较理想的雕刻效果需要根据不同材料调整图形的对比度。在对亚克力、复印纸、手工纸、半透明牛皮纸、牛仔布加工时所用图形如图4a;对于竹、木片上雕刻时,笔者降低了阴影部位的明度如图4b;在质地较粗糙的羊毛毡、瓦楞纸板上加工时,为了得到清晰的雕刻效果,部分阴影被删去,所用文件如图4c。

ULS工作平台自带“材料数据库”,包括玻璃、金属(表面有涂层)、聚合物、泡沫、陶瓷、天然、橡胶、织物等八大类,每一大类又分若干子项。工作时选择对应的材料名称,输入材料厚度(图5),调整焦距,机器便可开始运行。然而很多情况下,因为加工要求不同,或者材料种类特殊,数据库材料的默认设置往往不能达到要求,需要配合手动调整。表1为笔者实验的9种材料的参数设置。9种材料的激光加工效果如图6。


通过实验发现:(1)被激光雕刻后,有的材料(如羊毛毡)留下氧化层,有的材料暴露内部材料(如瓦楞纸板),所呈现的颜色与其成分、质地、结构有关,通常天然材料呈现深棕色;(2)对不同材料的雕刻时间有一些差异,但总体上激光雕刻速度非常快,本次实验文件大小为11.0×2.5 cm,每种材料雕刻时间不超过2分钟;(3)材料色彩明度越低,雕刻越深。质地比较细密的材料(如纸、亚克力),其工作图形需要较强的对比度来实现清晰的雕刻效果;(4)激光矢量切割的切痕流畅、平整,不需要后续打磨或抛光,这为创作提供不少便利。同时,切痕色泽往往跟工作材料本身形成强烈对比,可以获得意想不到的视觉效果。

2. 2 位图与矢量图的雕刻比较

在该项实验中,笔者选择一张素描图的扫描文件*,在一张厚3 mm黑色亚克力板上进行雕刻。原始图像文件为位图,由像素点组成,其雕刻效果如图7a,激光留下的印记呈方块像素分布;笔者通过CorelDRAW“描摹位图—中心线描摹—线条画”命令,将该位图转化为矢量图形,再进行雕刻,效果如图7b。第二次的雕刻印记很流畅,虽然矢量图会损失少量细节,但激光雕刻效果清晰。

2. 3 激光工艺优势与审美分析

从剪纸到木雕,“切割”与“雕刻”是人类文明中非常古老的加工方式,不同的工具也随之发明用来切、雕不同的材料。那么激光雕刻对于艺术家来说意义何在?它是否具有独特的工艺与艺术价值?从以上实验不难发现,激光雕刻在工作效率上明显优于手工,特别适合批量加工。同时,由于激光精准的特性,它可以实现高精度雕刻。在数字技术日益发展的当代,艺术家们可以利用激光雕刻与数字手段相结合进行创作。例如图8,笔者将自己的一幅速写利用扫描、CorelDRAW描摹位图命令得到矢量图文件,并将其雕刻在羊毛毡上,形成清晰的线条雕刻效果。手工无法在织物上进行雕刻,而激光雕刻展示了其在材料适应性上的优势,毛毡柔和的质感与画面内容形成呼应,激光雕刻形成深浅不一的灼烧痕迹使图案呈现出别样的视觉效果。天然材料被激光雕刻或切割后可以呈现出深棕色燃烧痕,这样的印记给人以怀旧、质朴的审美体验。天然材料经过激光处理后,所呈现的颜色效果往往出人意料,例如牛仔布雕刻后透出下层的纺织结构;黑色亚克力雕刻后呈现出深浅不一的灰色,恰似黑白底片,而其切割边缘则是光滑的黑色。这些独特的视觉效果成为该工艺的视觉标签。

3 激光切割的纸首饰创作实践

在实验基础上,笔者以“纸”为材料,通过图形设计、激光切割、后期造型,制作了系列首饰。下文将介绍本次创作的思考过程,并展示作品。

3. 1 纸材连接结构与结构强度的思考

纸作为首饰材料,并不多见,然而只要处理得当,纸能够具备足够的强度。实际上,在艺术首饰领域中,很多艺术家用纸创作了不少有趣的作品[4]。从光滑的折纸到触感丰富的手工纸,从单色的卡纸到印花的包装纸,从透明的硫酸纸到厚纸板,现代生活中纸材种类丰富,其肌理、透明度、厚度各异,视觉效果各不相同,给艺术创作提供了广阔的空间。

用纸材制做首饰,连接结构是一个影响工艺的关键因素。纸一方面跟纺织物类似,具有韧性;另一方面,它又跟金属相似,可以弯折成形。因此,在连接时可借鉴织物和金属的连接工艺。图9a是笔者用针线缝合方式将激光切割的纸片串联在一起。图9b中的手镯是纸材与亚克力用铆接相连。图9c中的作品“鳞”利用卡扣书签的结构将不同单元连接在一起,其金属部分采用同样的方式与主体纸材连接。最常见的胶粘合、订书钉方式也可以用于纸首饰创作当中。

纸首饰制作的另一个影响因素就是结构强度。笔者认为,一方面可以选择强度大的纸材,另一方面可以通过造型处理(如折叠、堆积)以及表面处理(如浸蜡、喷漆)来增加强度。

用半透明牛皮纸设计制作了系列仿生首饰(图10), 项链尺寸约120cm, 胸针尺寸为22×14×5 cm。设计灵感来源于半透明、微微反光的纸质感,其光泽令人联想到鳞片、羽毛。创作的主要步骤:(1)在CorelDRAW中创建图形,表现鳞片重复排列,如图11a;(2) 按图形文件,用激光矢量切割纸材,得到若干相同的单元造型,如图11b;(3)将这些单元通过翻折、扭曲等造型手法,建立三维形态,最后将单元连接;(4)在完成的造型后进行了喷漆处理,以增强色彩表现力与造型强度;(5)为纸造型添加佩戴结构。该系列有胸针和项饰,笔者按照卡扣书签的方式分别设计了别针(图12)及链扣。


几何装饰项链的设计选择印花的装饰纸材,按照CorelDRAW中绘制的几何图形,将其激光切割成橄榄形,再利用尼龙绳将纸片缝合成立体造型,并串联成项链。作图时绘制了针眼,连同外轮廓一起切割(图13),为后续缝合提供了便利。色彩上,绳与纸形成对比,针脚凸显,视觉效果更加活泼,装饰感更强,

激光雕刻适用的材料多样,批量加工快捷、方便。在技术上,它不仅比手工操作更容易、更迅速、更准确,同时还可以实现手工难以达到的效果,例如在手工无法雕刻的纤维材料上实现雕刻,或将数字照片或图像雕刻到材料表面。从美学角度上,激光灼烧形成的色泽具有独特的视觉表现力,是标志性的造型语言。

激光雕刻设备昂贵是该技术的主要弊端。目前主流的非金属二维激光雕刻机价格在人民币5~20万不等,适合金属雕刻或者三维激光雕刻的设备,价格则更高。因此,许多独立艺术家会选择激光雕刻的服务商,完成相应的制作环节。总之,激光雕刻的独特优势已经吸引了众多首饰艺术家,其应用潜力将继续被挖掘,笔者也将选择其它材料,利用该技术,进行后续创作。


 
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