鄭新明，胡春良（山西宇達集團，山西夏縣 0444002）

·藝術鑄造·

藝術鑄造大型雕塑的放樣

鄭新明，胡春良
（山西宇達集團，山西夏縣 0444002）

大型雕塑是城市環(huán)境、文化旅游、人文紀念的重要載體，在我們的生活中占據著十分重要的地位。大型雕塑的制作與建設一般都是根據創(chuàng)作的小稿按比例進行放大，所以放樣直接關乎雕塑的藝術水準甚至安全生態(tài)。本文結合多年的生產實踐，介紹了人工放樣、人工套圈放樣、電腦輔助人工套圈放樣、3D數字放樣等放樣方法。

藝術鑄造；大型雕塑；人工放樣；人工套圈放樣；電腦輔助人工套圈放樣；3D數字放樣

大型雕塑是城市環(huán)境、文化旅游、人文紀念的重要載體，在我們的生活中占據著十分重要的地位。大型雕塑的制作與建設一般都是根據創(chuàng)作的小稿按比例進行放大，所以放樣直接關乎雕塑的藝術水準甚至安全生態(tài)。本文結合多年雕塑放樣實踐談一談幾種常用的大型雕塑放樣方法。

1　人工放大樣

人工放大樣的比例一般是1∶10.

1.1量尺寸放大

1）測量數據

拿到雕塑小稿時先進行全面分析，找出雕塑小稿中所有便于尺子測量的關鍵點，然后對點與點之間距離進行逐一測量，測量的數據以10倍計算，得出最終的放大數據。

2）焊接骨架

根據放大數據，首先找一塊適合的鋼板作為底座，用承重較大的鋼材根據關鍵點，焊接出雕塑的主體骨架。確定主體骨架三維尺寸精確到位，然后用6 mm的細鋼筋以網狀焊接雕塑表面結構，焊接表面結構時要給雕塑上泥巴留出大概8 cm左右的余量，便于泥巴塑造。鋼筋結構全部焊接完成后，在雕塑表面朝下容易掉泥巴的地方繃上木質的十字架，用來掛住泥巴。圖1為《奧運盛鼎焊接骨架》。

3）塑造大型細部刻畫

用事先準備好泥巴在骨架上先堆出大型，然后用尺子配合雕塑家應有的藝術感覺反復調整驗證雕塑造型與小稿的一致性。等大型和小稿基本一致了再進行雕塑局部刻畫、調整，直到與小稿完美一致。完成一天的泥塑工作，要用塑料薄膜噴水將雕塑包裹起來，以防泥巴干裂。圖2為《奧運盛鼎》上大泥，圖3為《奧運盛鼎》大樣細化。

放樣完成后，即可翻模投入鑄造生產。

圖1　北京2008年奧運會主題紀念《奧運盛鼎》焊接骨架

圖2《奧運盛鼎》上大泥

圖3《奧運盛鼎》大樣細化（泥和蠟型結合）

2　人工套圈放大樣

1）套圈

準備好套圈所用材料（壁紙刀、硬紙板、鉛筆、水平尺、鋼鋸、502膠水），如果是泥塑小稿，最好通過翻模制作出石膏模型，以便放大過程中方便移動。

把小稿放在坐標紙上定位固定，用水平儀和鉛筆將雕塑小稿進行水平分層和垂直分層，分層距離以雕塑的復雜程度而定，將所有分層線用鉛筆畫好后，用鋼鋸條沿著分層線鋸出一道細凹槽。將硬紙板剪成3 cm×5 cm左右的大小，用小塊紙板順著縫隙插入小稿模型，每插2至3片就用502膠水粘合成一體，依次插滿所有水平層，用記號筆在每一層紙板上標記好層數和垂直層的xy軸的定位點，完成后取下水平層，再用同樣的方法制作垂直層，輪廓圈就算完成了。

2）放大1∶1三合板圈

把每一層紙板輪廓分別放在坐標紙上用圓珠筆將輪廓進行復印，標出層數和x、y軸定位點。在三合板上用墨斗打出1∶1的坐標格線，然后把坐標紙上的輪廓以點的方式在1∶1格線里標出每個點的對應坐標，最后把所有坐標點連成線，再把輪廓線向內偏移10 cm左右畫一個內輪廓線，用壁紙刀沿外輪廓和內輪廓線將三合板切開，同樣要在三合板上標出對應的層數和x、y軸定位點。放大10倍的所用的三合板輪廓圈就可以完成了。

3）組裝輪廓圈

用3 cm×3 cm木方作為骨架，沿著三合板輪廓內圈用氣訂槍訂一圈木方來加固三合板。同時在水平地面上也畫出1：1的坐標格線，標出x、y中心軸。在格線上搭起腳手架（腳手架除了便于人員工作，還起到雕塑主體承重的重要用途。），腳手架工作完成后，先把加固好的水平層三合板輪廓按10倍層高從下往上依次用鐵絲固定在腳手架上，固定時用吊線錘定位坐標的x、y中心軸使所有層坐標與地面坐標一致。水平層裝完后根據對應坐標把垂直圈也裝上，組裝好輪廓圈就可以把1.5cm×3 cm木方按層高鋸成小段，用氣訂槍把輪廓圈連接起來，起到加固支撐的作用。

4）石膏雕塑形體

第一遍石膏要和的稍微稀點，用棕皮或者麻絲蘸上稀石膏在加固好的木架上鋪一層。第一遍石膏凝固好就可以用純石膏在此基礎上進行大型的塑造，塑造大型時石膏不要超出外輪廓圈，最好能留出1 cm的余量便于下面的細部雕塑，石膏大型完成后再嚴格按照外輪廓圈和不斷地與小稿比對，直到雕塑效果與小稿完美一致就可以投入鑄造生產了。

3　電腦輔助人工套圈放大

3.1采集輪廓圈數據

根據小稿大小可以用兩種方法采集輪廓數據：

1）這種方法主要是針對尺寸較小的雕塑小稿，可以用平面掃描儀采集輪廓數據。用水平儀和鉛筆將雕塑小稿進行水平分層和垂直分層，垂直層只需要x、y兩個中心軸，把所有分層線用鉛筆畫好后，用鋼鋸條先把垂直的x、y中心軸鋸出凹槽，然后把水平層直接鋸開，將每段下面輪廓分別放在A4或A3紙上畫出輪廓，標出x/y中心軸。對紙上的輪廓進行平面掃描，用PS或者CR軟件以10倍放大輪廓，然后提取輪廓導出路徑文件。

2）如果小稿尺寸較大，比如50 cm～200 cm大小，用平面掃描就會有一定的困難。這種情況可以用全站儀把每層輪廓以點的方式進行測量，點的密度盡可能大一些，使輪廓數據更加精準。然后把數據導入電腦處理成路徑文件導出。圖4為《天馬驕嘶》小稿電腦分層圖。

3.2處理輪廓數據

將以上兩種數據導入CNC數控機床所用的相關軟件再次進行數據處理，以指導數控機床加工，同樣用三合板材料加工輪廓。圖5為《天馬驕嘶》套圈。

最后進行組裝輪廓圈、石膏雕塑形體。圖6為《天馬驕嘶》套圈骨等，圖7為《天馬驕嘶》大樣上石膏。

圖4　長39 m的《天馬驕嘶》雕塑小稿電腦分層　

圖5　制作《天馬驕嘶》套圈

圖6　定制《天馬驕嘶》套圈骨架

圖7《天馬驕嘶》大樣上石膏并細化

4　3D數字放樣

4.1三維數據掃描

在數字放大的整個過程中三維數據至關重要，所以掃描設備和掃描技術水平都會起到決定性作用，一個好的掃描儀加高技術會讓三維數據更精確細致。針對不同大小的原始模型，可以用手持式激光掃描儀和非接觸式藍光三維掃描儀獲取三維數據。

1）手持式三維掃描

高度在1 m以上相對較大的設計模型，使用手持式自定位激光掃描儀對原始模型進行三維掃描會比較方便，手持激光掃描儀通過對待測物發(fā)射出激光光點或線性激光。以兩個或兩個以上的偵測器（電耦組件或位置傳感組件）測量待測物的表面到手持激光產品的距離，通常還需要借助特定參考點（通常是具黏性、可反射的貼片）用來當作掃描儀在空間中定位及校準使用。這些掃描儀獲得的點云數據，會被導入電腦中對實物三維化，直接生成與模型完全一樣的高精度三維模型。

2）非接觸式藍光三維掃描（也稱拍照式三維掃描）

高度在1 m以下特別是復雜的設計小模型使用藍光掃描儀相比較手持式三維掃描儀會更好地還原模型細節(jié)。拍照式三維掃描儀采用先進的非接觸藍光技術照相測量原理，可避免對物體表面的接觸，測量過程中被測物體可以任意翻轉和移動，對物件進行多視角全方位測量，系統(tǒng)對測量數據可實時進行全自動拼接，輕松實現(xiàn)物體360°高精度測量。并且能夠在獲取表面三維數據的同時，迅速獲取紋理信息，得到逼真的物體外形。特別適用于復雜曲面，三維立體掃描等。

4.2三維數據處理

通過三維掃描獲取的點云數據會不可避免的引入數據誤差，尤其是尖銳邊和邊界附近測量數據中的壞點，可能使該點及其周圍的曲面片偏離原曲面，所以要對原始點云數據應進行預處理，通常要利用專業(yè)軟件進行：

1）去掉噪音點，掃描時在物體周圍會有一些沒用的點云數據，需要手動去除；

2）數據插補，對于一些三維掃描儀掃描不到的區(qū)域，其數據只能通過插補的方法來補齊；

3）數據平滑，但由于放大雕塑需尊重原作的要求，一般不允許對測量的數據施加過大的修改量來滿足光滑的要求。

通過以上數據處理可以較好地繼承原模型的藝術形態(tài)。獲得1∶1模型的曲面數據之后，將曲面數據進行分部、分段、分層、分塊，最后將每塊模型的1∶1曲面數據進行編程，從而指導數控機床生產或者進行3D打印。

4.3三維數據模型加工

1）CNC數控機床加工

CNC是計算機數字控制機床（Computer numerical control）的簡稱，是一種由程序控制的自動化機床，按控制軸數可分為三軸、四軸、五軸和七軸加工中心。加工中心按其加工工序分為鏜銑和車削兩大類，該機床通過刀具切削將毛坯料加工成半成品零件。對于放大雕塑主要使用EPS泡沫和石膏兩種材料。

目前主要使用先進手持的德國藍光三維掃描儀進行模型掃描，再用高端CNC三軸加工和最先進的七軸加工對1∶1模型數據進行EPS泡沫生產加工。對于模型表面相對簡單的模型或者復雜模型的簡單部位，使用三軸加工中心進行加工。如圖8為用CNC三軸加工大樣模型。對于類似頭發(fā)絲、眼睛、衣褶等曲面復雜部位，采用七軸加工中心進行加工。

圖8　CNC三軸加工《關公》大樣模型

加工好的模型可以直接進行鑄造生產。

2）3D打印

雖然3D打印技術日趨成熟普遍，但由于打印材料特殊性和打印尺寸局限性使得原材料成本太高，現(xiàn)在大多數打印尺寸高度不超過60 cm，所以不適合太大雕塑放樣，對于放大3 m以下特別是表面細節(jié)較多模型，3D打印還是比較好的選擇。

5　結語

在長期的藝術鑄造大型雕塑生產實踐中，針對不同的設計模型，科學地選用具體的放樣方法，先后放大了廣州白云機場高16 m，長78 m的巨型青銅雕塑《五云九如》，內蒙古鄂爾多斯巨型青銅藝術工程《成吉思汗雕塑群》，杭州高63 m的巨型青銅雕塑《百鳥朝鳳》和高29 m、長48 m的巨型青銅雕塑《錢王射潮》，河北唐山高78 m的巨型青銅雕塑《丹鳳朝陽》，美國本土最大的青銅藝術工《馬與龍》以及湖北荊州高達48 m的《關公》等等有著一定影響的大型雕塑工程，取得了很好的成績，受到有關方面和社會的高度評價。所以科學放樣不能等閑視之。

TG2

A

1674-6694（2016）02-0064-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.02.019

2015-12-15 作者簡介：鄭新明（1980-），男，助理工程，主要從事藝術鑄造模型的創(chuàng)意設計制作以及大型雕塑的放樣。