數字成型技術在德化陶瓷產業中的運用

陳名昭

(泉州工藝美術職業學院，福建 泉州 362500）

1 德化陶瓷產業中數字成型技術現狀

德化陶瓷產業可以追溯到宋元時期，已有千年的歷史。據考古發現，德化陶瓷早在宋元時期就遠輸海外，奠定了德化陶瓷產業鏈的基礎。到明代，以“階級窯”為代表的窯爐技術革新和“個體制坯、合股辦窯”的分工方式孕育了德化陶瓷工藝的頂峰——德化觀音瓷塑，也奠定了德化陶瓷在中國陶瓷史，甚至是世界陶瓷史上獨特的地位。清代德化窯生產陶瓷的品種有了鮮明的改變，從生產佛教人物形象的瓷塑轉向日用瓷器。到了清末民初，民族資產階級的社會地位逐漸提高，中國民族工業得到進一步的發展，在這階段，德化改良場開始試制石膏模型，由陶車改為石膏模型注漿法，并建倒焰實驗室改進光面品種及手工業彩繪。時至今日，德化每家每戶的生活都與陶瓷生產密切相關，它已融入德化人的血液中，成為生活甚至是生命的一部分。

傳統的陶瓷制作高度依賴工匠的個人技藝，德化工匠在成長過程中耳濡目染，在父輩口手相傳中繼承了高超的技藝，為德化陶瓷的發展提供了大量的能工巧匠。但傳統陶瓷產業工匠培養周期長、當下年輕人不愿意進入傳統制造業等原因使得這種傳統學徒模式日漸式微，也為德化陶瓷產業的發展留下了隱患，當下的德化陶瓷產業呈現出工匠年齡結構偏大、工藝水平良莠不齊等問題。

21世紀的今天，文化產業內部結構迎來重大變化，數字技術和互聯網相關的文化領域出現爆發式的增長，驅使了數字文化時代的來臨，我國文化產業開始向“數字創意產業”轉型發展。我國高度重視3D打印技術，將其列入《中國制造2025》、《“十三五”先進制造業發展規劃》，工信部、科技部也有很多專項資金扶持。數字成型技術作為新興制造技術，對傳統的工藝流程、生產線、工廠模式、產業鏈組合產生深刻影響，是制造業有代表性的顛覆性技術。全球3D打印正火熱發展，中國數字成型技術起步較晚，近年來也得到快速發展。數字成型技術的許多優勢是傳統制造業無法替代的，它與傳統制造業的關系是相互補充、相互優化的。

在陶瓷成型領域中運用數字成型技術目前尚在起步階段，在今天的瓷都德化，3D打印和3D精雕早已悄然走進傳統陶瓷工業。德化縣現有能夠承接3D打印業務的注冊公司51個，主要從事陶瓷雕塑模型和日用陶瓷產品母型打樣的工作，德化陶瓷產業中現有精雕業務的注冊公司9個，主要借助精雕技術雕刻陶瓷表面浮雕與產品造型等數字成型手段，可見數字成型技術在德化陶瓷產業中的運用已經初具規模，具有極大的市場前景。

在數字技術爆炸的年代，數字成型技術結合陶瓷制造不僅僅是德化陶瓷產業發展與更新的必然途徑，小地方大產業，也是地方經濟發展的重要條件。

2 德化陶瓷產業中數字成型技術的運用

德化陶瓷產業中數字成型技術的運用主要有兩大類：3D打印技術與3D精雕技術，3D打印技術多用于成型，3D精雕技術多用于裝飾。

2.1 3D打印技術

目前運用于陶瓷產業中的3D打印技術主要有光固化成型（簡稱SLA）、熔融沉積成型（簡稱FDM）和選擇性激光燒結（簡稱SLS）。其中熔融沉積成型技術表面堆積紋較大，多以陶泥3D打印的形式運用于陶瓷特色裝飾產品等領域，不適合日用陶瓷與瓷塑的批量生產；選擇性激光燒結技術成本較高，多用于特種陶瓷與精密配件；在德化陶瓷產業中運用最多的是光固化成型技術。

光固化成型制作工藝成熟，使用的耗材為光敏樹脂，成本相對較低，打印精度高，制作的模型表面光潔，能夠達到傳統制瓷工藝所不能達到的工整、對稱的效果，在德化陶瓷產業中主要運用于陶瓷產品設計論證和模種制作。3D打印可以將軟件中設計的模型打印成光敏樹脂模型，進而直觀地論證陶瓷產品的合理性。規整的器型（如日用陶瓷器皿）可直接翻制石膏模具，不規整的器型（如雕塑、工藝品）可切割分模后翻制石膏模具，隨后的注漿、接坯、搽水、燒成等步驟與傳統制瓷工藝相同。

2.2 3D精雕技術

精雕技術是利用CNC數控雕刻機雕刻硬質材質的加工手段，不同于3D打印的“增材”，精雕采用的是“減材”，具有精度高、耗材成本低等特點，但對機床操控者有較高的技術要求。精雕技術在德化陶瓷產業中運用廣泛，主要用于平面浮雕、圓器浮雕、三維雕刻的石膏模加工中，市場上主流的數控雕刻機有單軸、三軸聯動和五軸聯動三種，單軸雕刻機專門制作平面浮雕與平面切割；三軸聯動雕刻機可實現x、y、z三軸聯動，能夠兼具平面浮雕、圓器浮雕和簡單的三維雕塑制作等功能，在德化陶瓷產業中運用最廣，主要用于日用陶瓷模種制作；五軸聯動雕刻機在三軸雕刻機功能的基礎上，能夠實現一個圓點位置的全方位加工，便于在弧面上進行雕刻，適合制作雕塑類型的三維雕刻。

3D精雕技術精度能夠達到0.001 mm，制作的模種表面光潔，符合陶瓷批量生產的標準，同時所使用的耗材為陶瓷行業常用的石膏材料，成本低且加工工藝成熟，便于在陶瓷行業中推廣使用。當前3D精雕技術在德化陶瓷產業中主要有模種精雕與模具精雕兩個方向。

模種精雕運用于日用陶瓷和雕塑的各類模種制作，平面類陶瓷產品如平盤、浮雕，日用陶瓷壺嘴、把手等配件，雕塑上的裝飾貼片等可使用數控雕刻機的平面精雕模式雕刻石膏模種；圓器浮雕和簡單的三維雕塑可使用三軸聯動數控雕刻機的立體旋轉雕刻石膏模種。雕刻好的石膏模種需要翻制成石膏模具后投入生產，其余的陶瓷生產步驟與傳統制瓷工藝相同。

模具精雕需結合陶瓷生產工藝中翻模工藝，根據陶瓷分模的需要，在電腦軟件中制作模具模型，編撰成刀路文件導入數控雕刻機，使用數控雕刻機的平面精雕模式雕刻石膏模具。用同樣的方法，可以制作陶瓷生產行業中常用的兩開模（左右開模）、三開模（左右下開模）、四開模（左右上下開模）等。雕刻好的模具可直接合模注漿，省去了陶瓷生產工藝中“翻模”的步驟，能夠保留更高的還原度。由于該方法不僅要求操作人員精通軟件操作，還要熟悉陶瓷生產工藝中分模、翻模等工藝，對操作人員的要求較高，因此僅有少數企業在實際陶瓷生產中使用。

3 數字成型技術在德化陶瓷產業中的推廣意義

3.1 效果更直觀

運用數字技術制作日用陶瓷、雕塑陶瓷能夠極大地提升設計與創作的效率，在數字軟件中觀察角度不受任何限制，可以任意縮放，能夠720°全方位觀察產品的各個細節。同時可以在渲染軟件中模擬陶瓷產品的不同釉色、裝飾、燈光和陳列場景，在設計論證階段就能夠為產品提供直觀的展示畫面，使其更符合預期效果。同時，比起傳統陶瓷生產工藝復雜而漫長的打樣過程，運用3D打印技術能夠快速將電腦制作的模型打印成實物，進而可以直觀地論證產品尺度與使用功能的合理性。

3.2 優化陶瓷生產效率

在陶瓷產業中運用數字成型技術，從時間和空間上均有其優勢。

（1）節約時間，提高效率

運用數字技術在日用陶瓷產品的設計論證階段就能夠直觀地看到產品的展示效果，很大程度上提高了設計效率；在雕塑類陶瓷產品的創作中，Zbrush等數字雕塑軟件可以省去傳統雕塑制作中打支架、堆大型、干燥等必要環節，制作過程更加迅速便捷。以頭像雕塑為例，原本泥塑需要三到七天的制作環節，運用了數字雕塑技術可以在一天內完成，縮短了創作時間，更便于捕捉創作者稍縱即逝的靈感。就陶瓷生產程序的角度而言，在陶瓷生產中運用數字軟件結合3D打印、3D精雕等成型技術是一次巨大的技術變革。運用數字成型技術進行日用陶瓷生產，傳統日用陶瓷生產中圖紙繪制、手工制作模種等工序能夠被軟件建模、3D精雕、3D打印取代，并且提升了產品的精確度，從而達到提高產品質量的目的。同樣，在雕塑陶瓷生產領域，傳統的泥塑能夠被軟件建模取代，軟件建模后可直接進行模具的3D精雕，省去了翻制模具的工序。

（2）節省空間，便于管理

在創作與設計中，數字技術對空間的限制較小，這一點在后疫情時代尤為明顯。相較泥稿、車削石膏等傳統打樣階段需要的空間、場地和耗材的限制，數字技術手段只需要一臺電腦就能完成建模，不論創作者身處何處都能夠進行遠程辦公。同時，數字文件也便于存儲，模型與模具不再需要一個倉庫用于儲存，而是轉換成計算機中的數據庫，便于分類查找。

（3）利于修改與再利用

傳統陶瓷生產的模種制作多為泥塑或石膏車削完成，受到流程線性的限制。數字技術則采用的是非線性的制作流程，所有流程可逆，既可以從整體到細節，也可以從細節到整體，可以輕易地實現拉伸、縮放等在傳統陶瓷模種制作中不易實現的變動，能夠隨時自由地修改陶瓷產品的大小、形體和動態。同時，數字技術便于陶瓷產品的再設計或再創作，運用數字技術中整體復制和局部復制等功能，能夠對原有的造型進行拆分、復制、組合，從而嫁接、轉換成新的產品，結合3D掃描技術將經典雕塑、經典器型運用在文創陶瓷產品的設計中成為可能。

4 推動創新與產業升級

4.1 同質化向差異化轉變

當前德化陶瓷產品形態以還原經典器型、傳統雕塑為主流，其核心競爭力主要來源于工藝水平與價格優勢，基于數字成型技術可復制性的特點，傳統陶瓷制造行業的這種仿古模式將受到沖擊。3D掃描與數字成型能夠比手工更加精確地還原經典器型、傳統雕塑，因此重復以往佳作就變得失去了意義；同時，數字技術所帶來的全新語言表達系統也會區別于傳統泥塑的語言表達系統，這也將倒逼陶瓷產業的轉型與創新，促使陶瓷產品形態從同質化向差異化進行轉變。另一方面，數字成型技術的普及也會促使具有差異化的手工產品價值進一步提升，德化陶瓷產業將形成以數字成型技術主導的工業產品為主，以手工制作的差異化產品為輔的新局面。

4.2 技術導向向創新導向轉變

基于數字成型技術精確度高的特點，德化陶瓷原本仰仗的技術與工藝上的優勢將被更加精確的數字成型技術所取代。數字成型技術提高陶瓷產品的質量，也促使傳統陶瓷產業進行產業升級，由技術導向向創新導向進行轉變。

4.3 聘請設計師向購買數據庫轉變

數字成型技術的普及將催生出新的設計營銷方式，從企業角度來說，將由企業聘請個體設計師進行設計轉變為企業之間共用數據庫，數據庫可以幫助企業進行數字文件交易與提供相關的設計服務；從設計師角度，越來越多的創作者使用NFT將過往廉價或免費的數字商品貨幣化，以此將數字文件與其創作者永久地聯系起來，創建一個可以被買賣的數字所有權證書；從政府角度需要加強版權保護相關政策與法規的落實，形成良性生態。

5 結 論

數字成型技術在德化陶瓷產業中初具規模，運用前景廣闊。以3D打印技術與3D精雕技術為主的數字成型技術精度高、可復制性強、操作便捷等特性能夠提高陶瓷產品的質量，極大地抵消了因過度依賴工匠的個人技藝導致產品質量良莠不齊的現狀，同時數字成型技術能夠更直觀地呈現效果，有利于優化陶瓷生產效率，便于修改與再利用，最終能夠推動德化陶瓷產業由同質化向差異化、技術導向向創新導向的轉變，從而改變設計營銷業態，實現德化陶瓷產業的創新與產業升級。從德化陶瓷產業中數字成型技術運用的現狀看，還存在兩個問題：

首先，數字成型技術的操作人才缺口巨大。德化很多陶瓷企業認識到數字成型技術的市場前景，投入資金引進相關設備，卻難以招到使用設備的人。究其原因，在于數字成型技術對從業人員要求較高，不僅要掌握相關的陶瓷文化、陶瓷生產知識，還要具備軟件操作與技工實操能力。因此，在德化陶瓷產業中發展數字成型技術，加大相關人才培養力度與發展德化陶瓷文化教育同等重要。

其次，數字成型技術尚未對傳統陶瓷制造技術形成替代優勢，現階段數字成型技術尚不成熟，存在原材料、設備成本高，加工時間較長等缺點，導致對成品質量要求不高的企業不會優先選擇數字成型技術。隨著數字成型技術日趨成熟與普及，加工成本與工期也會得以降低，數字成型技術的市場前景廣闊。