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3D新聞

深藏故宮裏的古老“3D打印”技術

3D打印商情 來源:科技日報2019-12-13 我要評論(0 )   

紫禁城(今故宮博物院)擁有世界上現存規模最大、保存最完整的木結構古建築群,含有房屋9000多間。這些古建築以雄偉(wei) 的外觀、優(you) 美


紫禁城(今故宮博物院)擁有世界上現存規模最大、保存最完整的木結構古建築群,含有房屋9000多間。這些古建築以雄偉(wei) 的外觀、優(you) 美的造型、絢麗(li) 的色彩、精湛的工藝、有序的構架等特點聞名於(yu) 世,體(ti) 現了我國古代工匠高超的技藝及聰明智慧。


我們知道,紫禁城是皇帝的執政和生活的場所,紫禁城古建築的建造,是要經過皇帝事先批準的。可是很少有人知道,皇帝批準建造一座宮殿之前,是需要審核它們的實物模型的。這種實物模型,就是燙樣。

燙樣,也稱“燙胎合牌樣”“合牌樣”,就是指古建築的立體模型。之所以被稱為“燙樣”,其主要原因在於有的部位在製作時需要熨燙成型。古建築燙樣一般用紙張、秫秸、油蠟、木頭等材料加工而成。製作燙樣的工具包括簇刀、剪刀、毛筆、蠟板、水膠、烙鐵等。其中,水膠主要用於粘合不同材料,烙鐵主要用於將材料進行熨燙。

紫禁城古建築燙樣最開始由皇家指定的民間工匠製作。在清代,出現了製作燙樣禦用皇家機構,即樣式房。該機構功能猶如現在的建築設計院,主要負責皇家建築的設計與施工。而在設計的初期階段,則需製作出建築燙樣,供皇帝參考。燙樣可用於建築群模型,也可用於建築單體模型,還可用於建築局部模型。

與現代高科技的計算機輔助製作三維模型(如3D Studio Max輔助設計)和高科技3D打印技術生成的模型相比,紫禁城古建築燙樣盡管在模型尺寸的精確性方麵較弱,但有著諸多的優點,集古代建築科學和營建技藝於一體,並主要體現在模型的直觀性、簡易性和修改的便利性等方麵。

紫禁城古建築的燙樣的直觀性,表現在直接給皇帝展示擬建造建築的三維效果,這種效果全麵而又豐富,實現宮殿建築形象性和具體性的完美結合。由於一般建築平麵圖無法使皇帝獲得建築造型、內外空間、構造做法等準確信息,因而需要製作燙樣來展示擬施工模型的效果,且燙樣是根據建築的設計情況製作,並標注有詳細尺寸,因而又具有科學性。

燙樣最大的特點是可以通過向皇帝展示擬建造建築的大樣,以縮微實體的方式來表現建築樣式,可顯示出建築的整體外觀、內部構造、裝修樣式、彩畫做法、細部尺寸等內容,以便皇帝做出修改、定奪決策。製作好的燙樣具有層疊性和靈活性,各個構件之間互不影響,彼此有所聯係又各自獨立,其屋定、柱子、門窗甚至內部陳設的桌椅、幾案、床榻等每一個小部件都是活動的,每一塊小板子都能移動,從裏到外將建築結構和形態表現得十分明確。

燙樣不同於現代建築模型,現代建築模型僅能反映建築外觀,且一般沒有具體的尺寸;燙樣則是按比例製作,尺寸具體詳細。燙樣比一些高科技手段建造的模型更直觀,因為它不僅能展示建築外觀狀況,而且還能方便的展示建築內部的構造特征、裝飾樣式和彩畫做法。故宮博物院現藏燙樣80餘件,其內容涵蓋圓明園、萬春園、頤和園、北海、中南海、紫禁城、景山、天壇、清東陵等處的實物模型。它們是研究紫禁城建築曆修繕或複建的重要參考依據,更是研究紫禁城曆史、古代科學和技術的直觀資料。

燙樣具有簡易性。燙樣的製作不需要依賴複雜的建模技術、高科技的輔助設備或大量的資金即可實現。紫禁城古建築燙樣的製作包梁、柱、牆體、屋頂、門窗等部分。

同時,工匠會在不同的建築構件表麵,貼上含有設計者姓名、建築名稱、控製尺寸、施工要點等信息的標簽。製作好的燙樣,皇帝認可之後,樣式房方可依據燙樣繪製施工設計畫樣,編製做法說明,支取工料銀兩,進而招商承修,開工建設。上述模型製作所需材料造價低廉,加工簡單,實物效果好,易於在實際工程中指導施工。


當然,紫禁城古建築燙樣的科學價值不僅僅如此。燙樣技術糾正了紫禁城古建築工匠“純經驗”的傳統錯誤觀念,說明我國古代建築工匠不僅具有建築施工技藝,而且具有立體模型表達能力,有助於今天的人們全麵了解、掌握我國古建築從設計到施工的各個過程的建築理論、設計方法、科學技術等信息。

燙樣技術改變了我國傳統的古代建築“見物不見人”的弊病。一般人認為紫禁城古建築往往是建築工匠的技藝成就,卻往往對於它們的設計者姓名、設計理念、設計依據、設計技術等信息是一無所知的。燙樣模型給人以較為清晰的信息,便於人們了解、研究建築實物的來源,並作為古建築設計、修繕、研究參考的依據。

燙樣作為建築營建情況的最可靠記錄,還有助於從材料、尺寸、樣式、工藝等角度全麵研究我國古代建築的營造技藝。因此,紫禁城古建築的燙樣反映了我國古代建築技術的科學性,亦體現了古代工匠的高超的技藝。

(本文作者周乾:故宮博物院研究館員)

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