激光雕刻技术在皮革产品中的应用研究

刘晓影，王婧，李丹

（成都纺织高等专科学校，四川 成都 611731）

0 引言

随着现代工业技术的飞速发展，计算机智能化、数控生产已成为许多行业现代化转型的重要手段。20 世纪90 年代开始，随着激光雕刻技术的研发，雕刻行业迅速发展起来，其在纺织业、广告业、木工业、工艺业、装饰业、模具业、修建业、皮革业、印刷包装等行业被广泛应用。作为一种方便、快捷的材料加工技术，近几年来，激光雕刻技术在皮革材料的应用范围不断扩大，对皮革材料的多种处理方式极大丰富了皮革制品与其图案的多样性，逐渐受到了设计师们的青睐。激光雕刻精度高、镂空无毛边、任意选形等多种优势，符合鞋面、鞋材、皮具、手袋、箱包、皮服等皮革产品生产厂家的加工需求。

1 激光雕刻技术在皮革产品中的应用

随着激光雕刻技术的快速发展，其快捷、便利、灵活的特点被广泛应用在皮革产品批量加工及皮革材料图案设计中。其精准、高效地切割技术，逐渐代替人工裁剪工艺，实现皮革材料批量切割，快速完成加工任务；另一方面，其加工的高灵活性与精准性成为设计师们实现产品多样性、多变性设计的重要技术手段。设计师们利用激光切割、镂空、浮雕、蚀刻等技术创作出各具特色的创意皮具产品，激光雕刻技术逐渐在现代时尚中成为主流创意技术表现方式。

1.1 激光雕刻皮革步骤

1.1.1 雕刻皮革图案矢量图设计

根据皮革产品款式图效果，在CDR 或CAD 等适量软件中完成雕刻图案1:1 绘制。注意：所雕刻图案尺寸大小需在激光雕刻机最大雕刻量程范围内，避免皮革雕刻时超出雕刻机幅面范围。

1.1.2 雕刻皮革图案导出

将CDR 或CAD 矢量图导出为“PLT”格式，为后续激光雕刻软件能够识别出雕刻图案做准备。

1.1.3 激光雕刻模式选取与参数设置

将“PLT”格式雕刻图案导入到激光机“Autolaser”参数设置软件中，并根据皮革硬度、厚度、雕刻图案效果需求，对皮革图案雕刻模式、速度、光强等参数进行设置。因雕刻速度、光强对皮革雕刻效果影响较大，此过程需根据皮革雕刻后效果反复调试直至调到合适参数。

1.1.4 激光机雕刻皮革处理

将设置好雕刻参数的图案导入至激光机中，并将所雕刻皮料放置雕刻台上，确定图案雕刻位置和雕刻最大边框后调整皮料位置。注意：雕刻皮料务必保持平整，如有皮革表面有褶皱或起鼓等问题易造成皮革雕刻深浅不一。

1.2 激光切割技术在皮革产品中的应用

传统皮革裁剪包括手工剪裁或裁料机，其中手工裁剪不仅速度慢，精准度也会受人工影响；传统裁料机则需先开刀模，再裁切，若刀模不符合需要还需不断调整、修正，但刀模成本较高，制作周期长。激光裁剪与切割类似，与传统裁剪方法相比，激光切割技术更加精准、快捷、高效，极大地节约了时间和人工成本。激光切割技术运用激光把皮革材料烧透达到裁切的效果，其通过电脑设计图形形状及尺寸规格，利用激光雕刻机完成面料切割，切割效果不仅快速、精准，其切割边缘更是光滑平整。该技术可在皮革面料批量裁剪和皮革编织产品中广泛应用，相比普通裁料机、裁条机更为精准便捷，方式灵活。

如图1 所示，以黑白琴键为设计灵感，提取琴键形制装饰设计在项圈饰品设计中。首先根据所设计的款式图在CDR 等矢量设计软件中绘制需切割图案1∶1 矢量图；其次将CDR 格式矢量图导出“PLT”格式，并将该图形导入“Autolaser 激光雕刻软件”中选择激光切割，并选取1.2 mm 后羊皮材料，选取“切割”雕刻模式后，设置速度100 mm/s，工作强度50%雕刻参数，最终将图形脱机下载并导入激光雕刻机中进行材料切割。通过激光切割技术完成切割圆形、长方形等常规图形或根据产品设计需要完成异形材料切割材料的批量加工，既快捷、又能保证各材料形状的精准性。

图1 皮革激光切割过程图

1.3 激光镂空技术在皮革产品中的应用

传统皮革雕镂是皮雕艺术的一种形式，通过利用剪切、雕刻等各种方法对皮革材料进行刻制，从而使皮革呈现空透性，展现出良好的美观效果[1]。皮革雕镂效果具有通透、肌理感强的特征，通过不同颜色内衬的衬托，可以使皮革面料呈现立体化的效果的同时体现出皮革面料本身的颜色与质感[2]。但同时，传统皮革雕镂对操作者的绘画技巧和雕工技艺要求非常高，需要雕镂者熟练使用刻刀，且具备超高的绘画功力。手工皮革雕镂制作过程耗时且繁琐、枯燥。

激光雕刻机不仅可以用于简单曲线、直线的切割，其对于一些细密，繁琐或者排列有序的纹样或图案亦可实现切割形成镂空效果。激光在皮革材料上切割，以孔洞的形式形成各种花纹图案，形成通透感，与其他材料搭配还会出现材质的复合效果。如图2 所示，将中国传统纹样采用激光镂空技术，在红色皮革面料上形成一种镂空艺术，再搭配白色皮革材料形成立体化效果。激光雕刻操作方便灵活，不会使皮革表面产生任何变形，大大减少了雕刻时间，节约了加工成本，其更是丰富了皮革材质的层次感，丰富了皮革产品的装饰效果，增强了个性化特征。

图2 皮革镂空性雕刻过程图

如图2 所示，以中国传统格花窗图样为设计灵感，提取花格窗图形装饰设计在包袋设计中。根据包袋款式需求选取1.5 mm左右厚红色超纤革面料。根据材料厚度、镂空需求，在“Autolaser激光雕刻软件”选取“切割”雕刻模式后，设置速度100 mm/s，工作强度50%雕刻参数，最终将图形脱机下载并导入激光雕刻机中进行材料镂空。通过激光雕刻技术完成复杂图案个性化镂空加工，将大大提高皮革镂空速度以及镂空工艺精细度。

1.4 激光浮雕技术在皮革产品中的应用

皮革浮雕型雕刻是指在皮革表面按照图形要求运用激光技术雕挖去部分皮（革）材料，使皮革表面形成凹凸的花形图案[3]。该技术通过调整激光切割强度或加快切割速度控制皮革表面切割深度，在皮革表面形成深浅不一的图形痕迹。如图3 所示，以“梅兰竹菊”为设计元素，提取“梅兰竹菊”图形并配以中国传统诗句以浮雕形式装饰在笔筒设计中。根据笔筒款式需求，选取1.5 mm左右原色植鞣革材料；在矢量软件中完成图案设计，在激光雕刻软件中选取“切割”雕刻模式后，设置速度300 mm/s，工作强度10%雕刻参数，最终将图形脱机下载并导入激光雕刻机中进行材料浮雕。利用激光机切割技术在皮革表面形成深浅不一的图形轮廓或肌理，最后可搭配手绘染色技法，使皮革表面形成更加立体、颜色鲜明的图案装饰。

1.5 激光蚀刻技术在皮革产品中的应用

皮革蚀刻型雕刻是指在皮革表面按照图案要求运用激光技术烧掉皮（革）表面部分材料，使皮革表面产生颜色差异，形成一定的图案。运用蚀刻技术雕刻图案时激光机的光刀需对图形整个表面进行连续不间断地雕刻，但不穿透皮革材料，使雕刻后的皮革表面焦化形成色差，以突显图案形状。如图4 所示，在整张原色植鞣革面料上进行商标制作。根据商标设计款式需求，选取1.5 mm 左右原色植鞣革材料；在矢量软件中完成图案设计，在激光雕刻软件中选取“雕刻”雕刻模式后，设置速度300 mm/s，工作强度10%雕刻参数，最终将图形脱机下载并导入激光雕刻机中进行材料蚀刻。通过设置激光雕刻功能，调整激光强度和速度后，将文字部分进行蚀刻而使其表面焦化颜色变深，从而形成色彩鲜明的雕刻技术效果。皮革蚀刻技术常用于皮革产品装饰图案、商标。

图4 皮革蚀刻型雕刻过程图

2 影响皮革激光雕刻效果的因素

激光雕刻技术虽然能够高效灵活的在皮革面料上塑造再造效果，但雕刻图案的效果好坏受诸多因素的制约与影响。其中包括皮革材质、材料厚度和硬度、雕刻强度、雕刻速度等因素对皮革激光雕刻效果好坏有着密切的相关性。

2.1 皮革材质对激光雕刻效果的影响

因皮革材料种类繁多，包括真皮材料、合成革、人造革等材料本身特性各不相同，使得各种材料经过精光雕刻技术加工后的效果也有较大区别。例如表面有涂层的合成革、人造革等材料被激光束切割边缘后因高温熔化，产生少量胶化现象，材料易切割但边缘有少许黑化，后续可通过湿海绵等擦拭处理，但如边缘黑化较大无法通过擦拭处理，则对皮革切割效果造成严重影响；真皮材料被激光束切割时边缘遇热焦化，边缘黑化问题较合成革严重，无法通过擦拭解决，可考虑在激光切割时将材料表面粘贴美纹纸等材料，防止表面发黄，但皮革边缘焦化问题仍待解决。

2.2 皮革材料硬厚度对雕刻效果的影响

除皮革材质外，皮革材料厚度和硬度也是激光雕刻时不可忽略的重要考虑因素。皮革材料厚度或硬度越大，其切割或镂空难度越大，有时在切割过程中需2～3 次反复切割才能呈现切面或镂空效果，但因切割次数过多易造成皮革表层焦化现象从而影响皮革美观性。反之，皮革激光浮雕过程中，如选用的皮革材料较薄时，对皮料质量或浮雕效果亦有一定影响。为提高浮雕效果，当皮革图案雕挖较深时，因材料过薄易造成皮料穿透而降低皮革材料强度进而影响面料质量；为保证面料质量，当皮革图案雕挖较浅时，浮雕效果不明显又影响图案立体效果。因此，不同皮革激光雕刻类型中，需合理考虑材料厚度和硬度，以获得最优雕刻效果。

2.3 雕刻参数设置对雕刻效果的影响

在激光雕刻过程中，激光雕刻参数设置包括激光机雕刻强度和雕刻速度两个参数。其中，雕刻强度参数设置得越大，速度越低，雕刻图案越明显，但易出现焦化现象，让皮革整体效果失衡；雕刻强度参数设置得越小，速度越大，雕刻图案显现越浅，但易影响图案清晰度，造成需表达的图案、纹理或者追求的效果不尽如人意。因此，对同种材质、厚度、硬度的皮革材料进行激光雕刻加工时，激光强度、速度等参数亦需要进行多次试验调整，以保证雕刻图案的最佳效果。

3 激光雕刻技术在皮革中的应用发展

3.1 皮革产品激光雕刻创意设计开发

激光雕刻技术自诞生以来便不断的发展与创新，不仅使工业生产更加方便快捷，也成为设计师们的新型创作手法与灵感来源，由此推动了纺织、轻工产业的多样化发展，不断进行尝试与创新以符合消费者日益增长的审美[4]。如何将激光雕刻皮革工艺的多样性、艺术表现形式技艺制作过程的独特性得到充分发挥，将成为未来皮革激光雕刻技术发展的重要研究方向。尤其是，如何将激光雕刻皮革与传统文化元素有机融合，将皮革产品的美观性与实用性发挥到极致，以最大限度满足广大消费者的现实需求，并切实打开皮革激光雕刻工艺的发展空间将成为未来激光雕刻技术在皮具行业创新发展的重要课题[5]。

3.2 激光雕刻工艺技术优化

随着激光雕刻技术的不断发展，其便捷的操作、精准的制作方法等多重优势显著提高了生产效率并使皮革产品向多元化发展。但因材料材质、厚度、硬度等因素的影响，激光雕刻模式的选择、加工工艺参数的优化、加工材料的匹配性、材料焦化等问题将成为激光加工在皮革产品应用中重要的待解决问题。同时，随着“智能制造、互联网+”的迅速发展，受其影响，皮革行业发生着翻天覆地的变化，其发展开始逐渐迈向人工智能制造方向，企业面临如何转型，如何转向智能化的产品开发模式将成为近年来皮具发展的重要目标。激光雕刻技术作为皮革加工、创意设计多样化的重要手段，更加智能化的操作功能将成为其未来研究的重要方向。

4 结语

激光雕刻技术以精准、高效、节能等优势被广泛运用在皮革产品加工、创意开发之中，其中，激光镂空、浮雕、蚀刻更是被设计师们灵活运用在鞋、包等皮具产品设计与制作中，并达到理想效果。激光雕刻技术在皮革产品的制作效果受皮革材质、厚度、硬度以及激光雕刻参数等影响，在使用激光雕刻前需选择合适面料、设置最佳雕刻参数以保证雕刻效果。随着社会需求的提高，激光雕刻创意多样性应用、技术创新发展以及其智能化技术开发将逐渐成为皮具设计、制造行业的重要转型手段，激光雕刻技术也将有着更加广阔的前景。