3D打印技术在雕塑艺术中的应用成果

2023-10-10 理论教育版权反馈

【摘要】：三维建模与3D打印技术在雕塑制作中的使用可以将制作时间缩短为数小时。3D打印技术与扫描技术相结合，可应用到雕塑、文物修复等工作中。3D打印技术可将软件中的雕塑或文物作品打印出来作为文物的替代品，用打印的复制品保护原作品不受环境或意外损坏。随着3D打印技术与材料的发展，其在雕塑艺术中应用的范围与形式也不断发展。3D打印技术增强了艺术创作效果的预知性。

通过三维数字软件将实体模型数字化，把计算机上设计好的三维虚拟图像通过3D打印技术或者数字雕刻直接打印雕刻实体作品，把设计、制造一体化，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想变成真实的产品模型。3D打印技术已经在机械、工业、航天航空、医学、艺术等领域广泛应用，使雕塑创作过程简化，从设计修改到模型制作，然后精细雕刻，最后雕塑成型。在这一过程中制作时间成本大大降低，并易于批量生产。3D打印设备可将虚拟数据物质化，实现虚拟数据输出实体。虚拟建模数据精度高，保证实体雕塑精准性，可保证作品的完整性。

（一）3D打印技术在雕塑艺术中应用的发展

3D打印是一种快速成型技术，是一种加法堆积成型的制作过程，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合固化成型材料，通过逐层打印的方式将三维数字模型转化成空间实物的技术。^[1]此技术与普通平面打印工作原理基本相同，只是3D打印机的打印材料与普通平面打印材料不同，采用的是可固化成型的粉末或液态的实实在在的原材料。3D打印时，通过电脑辅助设计技术（CAD），将三维软件中的模型数据进行一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3D打印机上，后者会将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。^[2]

3D打印技术不断成熟，在雕塑艺术领域的应用越来越多。3D打印技术最初因技术与材料的限制，打印的模型过于粗糙，雕塑家打印出的雕塑艺术品只能用作小稿，雕塑家对其打磨修改后作为模具翻制雕塑。这种方式让雕塑家省去了做泥稿与翻模的过程，打印的雕塑模型不合适的地方，只需要在软件中修改数据就可以了，精简了创作过程。仍然保持传统创作方式的艺术家也可以制作泥稿后将泥稿扫描，再用3D打印技术打印翻模，这种方式能保护原稿和留存原稿。过去雕塑艺术创作的泥稿在翻模时，需要毁坏泥稿来完成，翻制的模具与原作有很大出入，而3D打印技术是通过三维数据生成实体形状的模型，原数据与图像被保存在软件中，可随时进行再创作。这种创作方式与翻模方式可以节约材料，提高材料利用率，通过简化生成流程，节约人力、物力，降低生产成本。三维建模与3D打印技术在雕塑制作中的使用可以将制作时间缩短为数小时。3D打印技术与扫描技术相结合，可应用到雕塑、文物修复等工作中。在雕塑或文物修复过程中，运用传统方法得到精度较高的补块，制作工序复杂，制作过程中手工操作稍有偏差，制作的补块就不达标，操作不当也会对雕塑原件造成二次破坏，而应用3D激光扫描技术扫描破损的文物，为文物建立数字模型，通过三维软件计算雕塑或文物缺失部分的三维几何模型，再用3D技术打印缺失的部分进行雕塑或文物修复工作，简化了制作补块和整个补配工作的程序，提高了工作效率。3D打印技术可将软件中的雕塑或文物作品打印出来作为文物的替代品，用打印的复制品保护原作品不受环境或意外损坏。

随着3D打印技术与材料的不断发展，可直接制作一些形状复杂、精度高的精细雕塑作品，并且快速成型，节约时间。

（二）3D打印技术在雕塑艺术中的影响

3D打印技术的发展历程与普通平面打印技术相似，经历了从单色到彩色、从粗糙到精致的过程，但是因为3D打印技术的三维立体性，3D打印技术的发展比较宽泛，现有的3D打印技术分为3DP技术、FDM熔融层积成型技术、SLA立体平版印刷技术、SLS选区激光烧结、DLP激光成型技术和UV紫外线成型技术等。这些技术不同，使用的材料也不同，制作的作品精度与作品效果各有不同，制作成本也有一定差异。随着3D打印技术与材料的发展，其在雕塑艺术中应用的范围与形式也不断发展。

3D打印技术增强了艺术创作效果的预知性。传统雕塑的制作工艺烦琐且耗时，其创作前期多在纸上完成设计稿，根据设计稿制作泥稿，在完成的泥稿上进一步推敲修改，确定雕塑成型的作品稿，最后进行翻模留存。而3D打印技术通过数字化创作和快速成型的打印，使雕塑创作过程简化，通过修改软件中雕塑的数据大小，放大或缩小雕塑，调整雕塑在空间中的形态和比例，对雕塑的空间状态进行预先展示，通过对打印材质的选择对雕塑的成型效果进行推测。^[3]

3D打印技术丰富了雕塑艺术的创作手段与形式。传统雕塑艺术创作以手工制作为主要手段，把泥巴塑成泥稿，将塑型完成的泥稿翻模制成模具，再用其他可成型的雕塑材料注入制成雕塑作品，如用石膏翻制石膏像，用金属材料（铜、铁）浇注铸造。此外，还可以通过砍、削、雕、凿等手段在木材、石材、玉石、骨头、蛋壳等上面直接进行创作，创作出木雕、石雕、玉雕、骨雕和蛋雕，这些雕塑门类都是雕塑家手工完成的，因手工操作的不可控性，成型前具有不可预知的变数，影响雕塑艺术家艺术思想转化成雕塑艺术品的效率。3D打印技术改变了这一现象，它用机器制作将雕塑家从手工制作中解放出来，让雕塑家的创作重心放在设计艺术造型上，烦琐的制作过程由机器完成，雕塑家只需要将艺术思想通过三维软件设计出来，在软件中完成3D图像，再选定合适的制作材料，让3D打印设备快捷准确地制作出艺术作品。3D打印的雕塑作品对传统雕塑作品的影响和冲击正在逐渐变成现实。

3D打印技术丰富了雕塑艺术作品的形式。制作工艺与制作材料始终是雕塑家所关注的。掌握了生产技术，发现了新材料，将技术与新材料运用到雕塑艺术中，形成新的艺术形式。人们发现了铜，掌握了铸铜技术，雕塑家创作出了铸铜雕塑；人们发明了树脂材料，掌握了树脂材料的特性，雕塑家就开始用树脂制作雕塑作品；人们了解了不锈钢耐腐蚀的特点，雕塑家就在各个城市广场与角落矗立起不锈钢雕塑。

3D打印技术不断发展，打印材料不断丰富，使雕塑艺术的种类越来越丰富。3D打印技术使雕塑家头脑中的艺术形态得以实现，使雕塑家设计服务的领域进一步拓宽，使雕塑艺术作品的形式逐步丰富。(www.chuimin.cn)

3D打印技术让雕塑艺术创作后期工作简单化，让金属雕塑、集合雕塑、综合材料雕塑等雕塑艺术在创作过程中将翻模工序简单化。在传统雕塑艺术翻模工序中，变形现象是令雕塑家最头疼的问题，雕塑作品能否实现由翻模成败决定。而现代雕塑艺术翻模采用3D打印技术制作，可以准确无误地实现作品，降低失败的风险，提高创作效率。

（三）3D打印技术在雕塑艺术中的局限性

3D打印技术在雕塑艺术中是一种跨学科交叉技术，材料是该项技术的核心。新材料的出现直接决定着制造技术、成型工艺、成型件的性能等，和雕塑作品创作的要求不谋而合，雕塑艺术的发展和科技的发展息息相关。^[4]数字雕塑艺术的制造、成型与效果受3D打印技术与材料的影响，现在3D打印技术主要应用于打印雕塑艺术模型，辅助雕塑创作，直接打印雕塑作品只是少数。其主要原因有以下几点：

（1）3D打印的材料种类不够丰富，不同材料成型效果不同，各有所长，各有所短，还不能完全被雕塑艺术使用。现在常用的包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，也有彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料。^[5]雕塑艺术中常用的主要有工程塑料和光敏树脂，其他材料因为工艺和设备的局限性还不能完全被使用。工程塑料包括ABS类材料、PC类材料、尼龙类材料，ABS和PLA属于入门材料，价格比较便宜，比较耐用，容易买到，熔点也比较低，但是它的成型效果一般，模型表面粗糙，造型不够细致，无法完成复杂的设计作品，只能作为设计原型，雕塑家一般只是用它打印原型概念小稿，用在创作初期。尼龙原料是固态的，它的不足是多余的原料要从出料口去除，如果部件小，在后续喷砂处理时会出现断裂的问题，但是细节会比较精细，经过抛光去除粗糙，染色处理后可以作为雕塑展览品。

光敏树脂由聚合物单体与预聚体组成，可完成锐利的边缘和光滑的表面，成型效果佳，可以完成复杂的雕刻作品。但是光敏树脂价格高，而且打印1毫米以下的突出部分容易断裂，0.2毫米以下的细节也不易辨认，其中最大的限制因素是尺寸问题，只能打印小尺寸的雕塑模型，不适用于大尺寸模型。

彩色沙石是具有彩色纹理的石膏，采用这次材料可制作全彩作品，可以一次成型做专业模型，艺术作品精致，但是材料较脆，作品细节不能低于3毫米，面宽要大于2毫米，可以做一些写真雕塑。这种独特的材料使制作工艺与制作费用偏高，只适用于小范围雕塑艺术作品。

许多雕塑都是铸铜雕塑，现在金属材质打印机的技术还不是很成熟，而且其制作费用高昂，增加了雕塑的制作成本。与传统雕塑工艺相比，3D打印技术制作周期短，准确度高，被雕塑家认可与使用，但是金属材质打印技术还不是很成熟，只能制作小型雕塑，还是无法满足雕塑家的需求。

（2）3D打印机可打印的尺寸较小，无法满足大型雕塑的需求。许多城市雕塑都是大型雕塑，3D打印机现在的主要发展趋势是办公室桌面化。3D打印机器都是比较小型的，这类机器费用比较低，比较容易被市场接受。大型的3D打印机费用比较高，雕塑家个人采买不太现实，去工厂制造的成本也比较高。

要想使3D打印技术在雕塑艺术中更好地使用，需要对材料与机器进行创新，满足雕塑家的需求，这样才能更好地服务雕塑艺术。

3D打印技术在雕塑艺术中的应用成果

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