激光雕刻技術在博物館文創產品中的應用

◎周 格

（中國海關博物館 北京 100005）

激光雕刻在機械制造和工業制造領域應用已相當普遍，具體涉及金屬加工行業、印刷包裝行業，紡織服裝行業、裝飾家居行業、航空航天技術領域等。根據前瞻產業研究院發布的《2015-2020年中國激光加工設備制造行業產銷需求預測與轉型升級分析報告》統計數據，2008-2014年，我國激光雕刻設備規模保持穩步增長。2008年，我國激光雕刻設備市場規模僅為5.07億元，到2012年增長超過100%。2014年，我國激光雕刻設備市場規模為12.35億元，同比增長率為8%。

根據文物局“讓文物活起來”和“把博物館帶回家”的指示精神，文博行業發展越來越紅火，激光雕刻技術在博物館文化創意產業也開始嶄露頭角。

一、激光雕刻在文創設計制作方面的優勢

激光是原子核外電子受激光輻射經放大而形成的光輻射。激光雕刻是利用較高功率的聚焦激光光束，按照計算機參數信息對被照射物體在移動過程中進行熔融、燒蝕，實現非接觸式的切割、蝕刻的工藝。它能有效地解決傳統加工方法無法解決的問題，尤其是那些高硬度、高脆性材料的切割加工，有逐步取代傳統切割工藝的趨勢。相比傳統加工技術，它的優勢主要有以下幾個方面：

（一）設計的數字化

激光雕刻主要依賴數字模型，激光切割機器的操作文件常用格式為DXF或者DWG格式。文件的繪制可采用例如CAD和Adobe Illustrator、CorelDraw等矢量制作軟件，繪圖中需設置單位，尺寸按照實際制作尺寸繪制。計算機所繪制數字模型中的線條實際是激光光斑切割材料的移動軌跡。因為數字建模的直觀特點，除了在質感上的不同，切割后的文創產品幾乎別無二致地還原了計算機設計文件中的圖案——“所見即所得”。

（二）產出的平板化

激光雕刻機床本身是個二維的平臺，置于其上被切割的材料通常為板材——紙板、木板、亞克力板、鋁板、鋼板等，制造出的文創產品也大多呈平板化。即便一些被巧妙設計的激光雕刻文創產品經過制作后呈現三維立體，一般也是在平板的基礎上多層疊加或拼插組合而成。

（三）材料的適應性

激光雕刻機分為切割金屬材料的光纖激光雕刻機及切割有機材料和合成材料的二氧化碳激光雕刻機。所以金屬、紙張、木頭、布料、皮具、亞克力等大多數常用材料基本上都可以被加工。

紙張加工中，傳統機械切割法磨砂輪的磨損可能導致“飛邊”，手工剪紙又可能會因為刀具的磨損或者需剪掉面積的細小，容易使紙張產生折痕或者撕裂，激光切割制作紙質文創產品，其邊緣干凈、整齊、沒有紙張殘屑，更可保證均一、優秀的加工質量，方便快捷地做出雕花、鏤空效果用于賀卡、明信片、燈具燈罩。

圖1 經過拼插的激光雕刻文創產品

圖2 布料的激光雕刻效果

在布料的傳統加工工藝中，刀模會因為刀刃的變形、變鈍而導致布料的脫絲，這給后續的工藝帶來了很多麻煩。激光雕刻解決了這一難題，化纖面料在雕刻后易燒熔收縮，可以自然形成不易松散且整齊的輪廓邊緣；另外，激光可以在厚的布料和絨皮上進行蝕刻印花，蝕刻深淺變化時還能制作出漸變的效果，為產品雕刻出層次豐富的圖案[1]。

（四）制作的高效化

激光雕刻技術主要依賴光斑直徑、激光功率、切割速度和工件的位置等參數進行生產操作，切縫的形狀大小隨著材質的特性不同和參數的設置差異而發生變化。制作過程基本不依賴模具，其精度高、切縫窄、材料磨損少、工件變形小，無接觸性，生產成本低、制作效率高，在參數設置與材料性能匹配時能一次成型。

（五）排放的環保性

除了高效經濟之外，激光雕刻不可忽視的一大特點就是環保性。首先，激光光斑排放的熱量小，因此可以減少熱量過高時板材融化、變形所導致不必要的損耗；其次，切割時產生的噪音相對傳統的機械加工較小；第三，切割過程中雖然會產生少量粉塵，但都有濕式或干式的除塵裝置，因此對大氣污染較小。

二、激光雕刻在文創設計制作方面的短板

（一）材料厚度有限制

激光雕刻金屬板材一般200W激光器的雕刻厚度在1mm～2.5mm之間。500W激光器雕刻厚度在4mm以下，1000W～2000W的激光器雕刻厚度不會超過15mm，具體取決于材料組成。木板、亞克力等材料的加工厚度一般也控制在15mm以內。

（二）材料類別有限制

高反射率的銅和鋁只有在光纖激光雕刻機系統上安裝有“反射吸收”裝置的時候才能被加工，否則反射會毀壞光學組件[2]。雕刻諸如熱塑性塑料、熱硬化材料和人造橡膠的合成材料時要考慮加工的危險和可能排放的有毒氣體。

（三）特定材料會碳化“黑邊”

竹、木、三合板、紙板等材料使用激光雕刻技術的時候容易碳化導致黑邊。根據機器功率等參數的設置和被加工材料的成分構成、厚度特性不同，碳化黑邊的顏色深淺也略有差異。一般情況下，功率低，速度快就不容易碳化黑邊，但隨之也可能導致效果不如預期，需要二次加工。

三、激光雕刻技術支持下的博物館文創

博物館文創的開發越來越巧妙靈活，從原來直接復制文物的“硬周邊產品”轉為借用一個館藏形象與“衣、食、住、行、用、玩”等實用性功能相結合的“軟周邊產品”。激光雕刻技術契合了這種圖案化的館藏形象的表達，逐步成為當代博物館文創設計制作的常用手段之一。

（一）舌尖上的博物館文創

蘇州博物館館藏五代秘色瓷蓮花碗，其通體施以青釉，晶瑩潤潔，造型宛如一朵盛開的蓮花。因其為越窯青瓷中難得一見的秘色瓷珍品而成為蘇州博物館的鎮館之寶之一，為文創開發提供了靈感源泉。2014年，蘇博文創團隊研發“國寶味道——秘色瓷蓮花碗曲奇”，將文物圖案化、扁平化，并采用與青釉相呼應的綠色抹茶粉為原料制作文物曲奇餅干，使文創與文物的設色統一。

2014年，四川三星堆博物館以館藏古蜀文明時期的古蜀面具為原型，推出“古蜀面具餅干”，隨即在網路上大火。隨后，陜西歷史博物館也推出過一系列文物餅干，西漢皇后之璽玉印、漢代長樂未央瓦當、唐代開元通寶貨幣、銀器舞馬銜杯銀壺等，紛紛成了餅干上栩栩如生的圖案。2016年，三星堆博物館又推出“青銅面具月餅”，再次成了考古界和文創領域的“網紅”。

文物餅干成了美食界的博物館定制、博物館界的美食新寵，可以被“品嘗”的文創首次受到消費者的強烈關注。雖然餅干本身并非是激光加工，但這種圖案化的餅干模具在激光雕刻技術的支持下可以被最簡單快捷地制造，幫助我們用美食來傳播博物館文化。

圖3 激光雕刻技術實現了館藏到美食的轉換

（二）文房內的博物館文創

說到文房文創，不得不提及北京故宮。北京故宮博物院作為全國乃至全世界著名的博物館，其文創的開發與經營在國內首屈一指，文創產品年營業額超10億元。截至2016年12月，故宮博物院共計研發文創產品8683種，產品涵蓋“家居陳設”“文房雅玩”“紫禁服飾”“創意生活”等方面。其中“文房雅玩”類文創產品應用到激光雕刻技術最為廣泛。

“故宮建筑尺”采集了作為規模最大、最完整木結構建筑群的故宮中保和殿、午門、神武門不同的古代皇家建筑形式，從被設計師簡化后雕刻出的尺子輪廓就能識別保和殿為圓攢尖、神武門為重檐頂、午門為三面環抱的“五鳳樓”。不得不說圖案化提升了博物館IP的辨識度，強化其標志性。

“故宮窗欞尺”提取了乾清門窗欞、景仁宮窗欞、養心殿窗欞、太和殿窗欞的圖案，透雕于尺上，將傳統的建筑美學應用于產品設計。窗欞的框架結構設計，像是對中國傳統木構建筑的微縮和側寫，但又不限于此，使其延伸到文房用品中，成為審美構成要素之一。

“故宮脊獸尺”借用太和殿的脊獸形象，依次是仙人、龍、鳳、獅子、天馬、海馬、押魚、狻猊、獬豸、斗牛、行什。脊獸的功能最初是為了保護木栓和鐵釘，防止建筑漏水和生銹，對建筑屋脊的連接部起固定和支撐作用。后發展出了裝飾功能，并有嚴格的等級意義，不同等級的漢族建筑所安放的脊獸數量和形式都有嚴格限制。尺子的巧妙處在于將建筑的三維裝飾轉換為文具的二維裝飾，將故宮的古建美學和吉祥寓意賦予文創產品。

圖4 激光雕刻的故宮建筑尺

不管是“故宮窗欞尺”“故宮建筑尺”，還是“故宮脊獸尺”，都充分利用了作為世界文化遺產的故宮最大的IP——古建筑本身，并將其圖案化、標志化，運用激光雕刻技術將圖案或整體、或局部地運用到產品合適的位置上[2]。

故宮文具類文創除了竹木材質的激光加工，還有金屬材料的激光加工。故宮“千里江山書峰立金屬書簽”提取故宮館藏文物宋代王希孟繪制的長卷《千里江山圖》的IP，將中國古代文人寄情山水的表達與現代閱讀者縱情書海相結合，利用金屬激光雕刻的虛實疏密來表達山石披麻皴、斧劈皴等不同的脈絡肌理、明暗變化。設計師匠心獨運，上山下水，山水交融的意境躍然簽上。

（三）童趣里的博物館文創

中國海關博物館開發的絲路通關棋將傳統的追逐棋與報關通關情境相結合，將一帶一路多地風土人情與棋子行進路線相結合，形成一套兼具知識性和趣味性、寓教于樂的科普海關知識的通關棋。

這套通關棋在棋子的制作上也用到了激光蝕刻印花技術。激光雕刻除了可以對材料進行切斷和透雕處理，還可以蝕刻雕花，處理出一些扁平化的圖案和淺浮雕效果。

圖5 中國海關博物館絲路行者立體拼圖

中國海關博物館推出的絲路立體拼圖也用到了激光切割技術。該拼圖提取絲綢之路的符號元素，將之圖案化設計，并用激光切割技術切塊、層疊制作。木質拼圖分為上中下三層，最內層為漢代絲路，張騫帶領駝隊跋山涉水出使西域；中間層為唐代絲路，玄奘西天取經途經敦煌；最外層為當代海絲遠渡，中西貿易往來密切。立體拼圖以古代著名絲路人物傳說作為題材，讓孩子們從游戲中了解一段歷史，從故事中領略一路風情。

雖然拼圖由很多小塊的木板組成，但因為激光雕刻對材料斷口縫隙的低損耗，只需用到三層20cm見方的三合板，按設計圖紙切割成型，并根據設色噴漆處理即可，是對材料最大程度的利用。

圖6 中國海關博物館絲路行者立體拼圖分層設計圖

（四）行旅中的博物館文創

行旅便攜類和行旅饋贈類文創產品中也不乏激光雕刻技術的支持。廣東省博物館文創商店代銷的“郵歷·廣州”系列木雕明信片，以廣州五羊雕塑、廣州塔、廣東省博物館等知名景點為題材，展現嶺南地標建筑及地域特色于明信片方寸之間。將不同色澤、不同質地的木板用激光雕刻的線元素搭配，激光透雕的面元素層疊組合，形成有立體感的城市地標形象。這樣的文創作為旅游的手信或紀念都是不錯的選擇。

圖7 “郵歷·廣州”系列木雕明信片之廣東省博物館

四、結語

激光雕刻為博物館文創設計思維和設計語言提供了技術支持，它提供了一種圖案化的設計策略，使博物館文創產品不再只是一件擺設。狹義地說，它是“館藏IP的符號”和“使用功能”疊加；廣義地說，它是識別性和實用性的復合。

習近平總書記強調：“要堅持為人民服務、為社會主義服務，堅持百花齊放、百家爭鳴，堅持創造性轉化、創新性發展，不斷鑄就中華文化新輝煌。”這無疑為博物館文創產品的精益求精提出了更高要求，如果說畫筆是畫家延長的手臂，那與時俱進的工藝技術就是文創“工匠”們“創造性轉化、創新性發展”的重要手段。