榫卯結構在當代環境中的創新與發展

榫卯結構是一種以木質構架為主、在木與木之間采用凹凸結合進行連接的結構方式。在榫卯結構中，凸出的位置被稱為榫，凹進的位置被稱為卯，榫與卯之間相互咬合，起到銜接作用。古代最主要的建筑、家具連接方式就是榫卯，這項制作工藝距今已有幾千年的歷史。而在現在我們提及榫卯的時候，它已不僅僅是一種中國傳統的建筑結構，更是一種承載著凹凸之美的藝術和文化符號，影響著全世界。

一、榫卯結構的特點

凹凸結合是榫卯結構特有的連接方式，根據木材特性將傳統的木質結構組合成為一種柔性結構體。經由榫卯構成的物體堅固非常，同時又有一定的伸縮性。在地震荷載下，部分地震能量可以通過榫卯結構的變形被抵消，削弱地震帶來的影響。榫卯結構的科學性不表現在單個木件的堅硬優越，更而體現在木件之間巧妙的相互結合支撐。以榫卯的形式將各個構件之間的結點連接契合，最終得到一種堅實且富有延展性的框架式結構。

二、榫卯工藝面臨的挑戰

榫卯結構發展至今，其深厚的歷史文化底蘊對當代的建筑、家居、家具設計有著不可忽視的影響。在結構方面，它構造緊密又原理簡明，結構件之間的組合渾然一體;在設計方式上，榫卯結構體現了模塊化的設計方法，通過對木件的組合與拆分，運用不同的咬合方式組合零件成為一個整體，展現了其多樣化的形式;貴重的硬木是榫卯最常選用的材質，制作過程摒棄粘合和裝訂工藝，更充分地展現家具品質。但是隨著工業化的不斷發展，榫卯技術開始面臨前所未有的挑戰和沖擊。

首先，在原料成本上，傳統建筑家具多使用質地緊密、紋理細膩的硬木材料如花梨木、紫檀、紅酸枝等。以這類木材為原料制作的榫頭與卯眼經過加工后能穩固咬合并具有韌性。現如今由于家居行業的發展，人為砍伐和環境變化的影響使得木材變得稀少，大直徑的木料更是稀缺昂貴。而榫卯結構的部分結構件是需要一木連做的。原料的局限性使榫卯結構的制作產生了難度。

其次，在人工成本上，傳統的榫卯要求工匠以手工或者半手工進行加工和生產，工作過程十分辛苦勞累，愿意進入這個行業的人越來越少。并且合理設計的榫卯具有可修復性，可拆可裝，這對工匠的技術又有了更高要求。由此榫卯的制作成本隨著也人才缺失而增高。

最后，在時間成本上，現代化生產模式由機械生產，流水線加工。而榫卯由于其復雜結構，大部分組件無法實現機械化生產。雖然部分木件在設備齊全的情況下可以進行標準化的批量生產，并且誤差可精確到0.5mm，但是數控機床幾十甚至上百萬一臺的成本也讓榫卯的普及受到了阻礙。

三、榫卯結構在3D打印技術領域的創新

3D打印技術也被稱為增材制造技術，是快速成型技術的一種。它以數字模型文件為基礎，通過逐層打印的方式來構造物體，在工業設計、醫療產業、教育，汽車行業等領域都有所應用。3D打印技術有許多傳統機械生產的沒有的優勢。首先，它操作簡單，通過對模型文件的制作和修改，許多復雜的、難以開模的造型都可以通過3D打印技術進行呈現;其次，3D打印成型快速，使定制變得更加容易，并可以對產品實現批量生產。而且使用3D打印技術可以減少產品開發周期，大大節約時間和技術成本;最后，與傳統建筑家具的減材制造技術不同，3D打印的增產制造技術幾乎不產生廢材，并且耗材能夠循環使用，更環保。

榫卯生產過程中在人工與機械上面臨的難點，理論上都可以通過3D打印技術得到解決。首先，三維數字模型是3D打印技術的基礎，榫卯結構連接的部件可以在電腦上通過虛擬模型進行組合和拆分，結構變得簡單明了，縮減了人工對木材重復修改造成的材料及時間消耗。其次，3D打印機在模型完成后，可重復多次地對目標文件進行制作，且過程中無需其它工具或模具，提高了生產效率。尤其對一些復雜的榫形來說，3D打印技術的使用在理論上可以完全實現機械化。最后一點，也是3D打印技術與傳統榫卯制作相比最能體現其發展性的一點，就是它的環保性。一些常被用作3D打印技術原料的木質材料，都是由木片粉末、顆粒甚至紙漿等木材廢料加工而成的。這類木質耗材的生產使用不僅實現了廢物利用，構建了一種可循環的生產方式，也為其它新型材料開發提供了新方向。

雖然目前市場上常見的3D打印木質耗材都是加入了一些復合纖維的復合材料，不能稱為百分之百的純木質，但是隨著科技發展和對新材料的不斷研究，相信在不久的將來可以替代這些復合材料的、可以最大限度接近原生木質的新材料一定會出現。

通過對3D打印技術的分析和研究，將榫卯的制作和3D打印技術進行結合，既能夠節約成本，減少資源和材料的浪費，也可以降低機械生產的難度，只要有模型和設備就可以實現量產，在今后對各大中小型工廠進行推廣和使用榫卯的接受度將會提高，傳統文化也許能夠再次占據大眾視野。

四、總結

隨著工業化發展，大量需要手工制作的家具建材已逐漸淡出市場，那么榫卯結構是否也會因為當下面臨的種種困難被淘汰呢？答案當然是否定的。即使榫卯結構在功能性和成本上可能被替代，但作為文化符號，作為中國傳統文化的精髓，榫卯結構凝結了千百年來的匠人智慧，在悠長的中國歷史中為現代建筑、藝術、和文化帶來的巨大影響是無可替代的，而榫卯的存在和傳承也將被賦予新的意義并生生不息。

對于榫卯結構的創新與呈現，很多人僅僅局限于外在。而通過將榫卯與3D打印技術的發展結合，發展大量機械化自動化的生產，實現本質上的創新也不失為一個新思路。發展新技術的同時提取傳統工藝中的精華，進行科學理性分析，讓榫卯工藝更為廣泛傳播，提高人們對傳統工藝的認識。相信在未來科技的進步和發展中，可以實現3D打印技術與榫卯結構的實踐結合，使成本降低，材料更環保，生產更高效，榫卯結構在文化和技術方面都能得以更為廣泛的傳承和發展。

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作者簡介：

費司琪（1995.3.31），女，漢族，籍貫：山西運城，沈陽師范大學美術與設計學院，19級在讀研究生，碩士學位，專業：藝術設計，研究方向：環境藝術