深藏故宮里的古老“3D打印”技術(shù)

紫禁城（今故宮博物院）擁有世界上現(xiàn)存規(guī)模最大、保存最完整的木結(jié)構(gòu)古建筑群，含有房屋9000多間。這些古建筑以雄偉的外觀、優(yōu)美的造型、絢麗的色彩、精湛的工藝、有序的構(gòu)架等特點聞名于世，體現(xiàn)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(zhí)政和生活的場所，紫禁城古建筑的建造，是要經(jīng)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”，就是指古建筑的立體模型。之所以被稱為“燙樣”，其主要原因在于有的部位在制作時需要熨燙成型。古建筑燙樣一般用紙張、秫秸、油蠟、木頭等材料加工而成。制作燙樣的工具包括簇刀、剪刀、毛筆、蠟板、水膠、烙鐵等。其中，水膠主要用于粘合不同材料，烙鐵主要用于將材料進行熨燙。

紫禁城古建筑燙樣最開始由皇家指定的民間工匠制作。在清代，出現(xiàn)了制作燙樣御用皇家機構(gòu)，即樣式房。該機構(gòu)功能猶如現(xiàn)在的建筑設(shè)計院，主要負責皇家建筑的設(shè)計與施工。而在設(shè)計的初期階段，則需制作出建筑燙樣，供皇帝參考。燙樣可用于建筑群模型，也可用于建筑單體模型，還可用于建筑局部模型。

與現(xiàn)代高科技的計算機輔助制作三維模型（如3D Studio Max輔助設(shè)計）和高科技3D打印技術(shù)生成的模型相比，紫禁城古建筑燙樣盡管在模型尺寸的精確性方面較弱，但有著諸多的優(yōu)點，集古代建筑科學和營建技藝于一體，并主要體現(xiàn)在模型的直觀性、簡易性和修改的便利性等方面。

紫禁城古建筑的燙樣的直觀性，表現(xiàn)在直接給皇帝展示擬建造建筑的三維效果，這種效果全面而又豐富，實現(xiàn)宮殿建筑形象性和具體性的完美結(jié)合。由于一般建筑平面圖無法使皇帝獲得建筑造型、內(nèi)外空間、構(gòu)造做法等準確信息，因而需要制作燙樣來展示擬施工模型的效果，且燙樣是根據(jù)建筑的設(shè)計情況制作，并標注有詳細尺寸，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筑的大樣，以縮微實體的方式來表現(xiàn)建筑樣式，可顯示出建筑的整體外觀、內(nèi)部構(gòu)造、裝修樣式、彩畫做法、細部尺寸等內(nèi)容，以便皇帝做出修改、定奪決策。制作好的燙樣具有層疊性和靈活性，各個構(gòu)件之間互不影響，彼此有所聯(lián)系又各自獨立，其屋定、柱子、門窗甚至內(nèi)部陳設(shè)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，從里到外將建筑結(jié)構(gòu)和形態(tài)表現(xiàn)得十分明確。

燙樣不同于現(xiàn)代建筑模型，現(xiàn)代建筑模型僅能反映建筑外觀，且一般沒有具體的尺寸；燙樣則是按比例制作，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筑外觀狀況，而且還能方便的展示建筑內(nèi)部的構(gòu)造特征、裝飾樣式和彩畫做法。故宮博物院現(xiàn)藏燙樣80余件，其內(nèi)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筑歷修繕或復建的重要參考依據(jù)，更是研究紫禁城歷史、古代科學和技術(shù)的直觀資料。

燙樣具有簡易性。燙樣的制作不需要依賴復雜的建模技術(shù)、高科技的輔助設(shè)備或大量的資金即可實現(xiàn)。紫禁城古建筑燙樣的制作包梁、柱、墻體、屋頂、門窗等部分。

同時，工匠會在不同的建筑構(gòu)件表面，貼上含有設(shè)計者姓名、建筑名稱、控制尺寸、施工要點等信息的標簽。制作好的燙樣，皇帝認可之后，樣式房方可依據(jù)燙樣繪制施工設(shè)計畫樣，編制做法說明，支取工料銀兩，進而招商承修，開工建設(shè)。上述模型制作所需材料造價低廉，加工簡單，實物效果好，易于在實際工程中指導施工。

當然，紫禁城古建筑燙樣的科學價值不僅僅如此。燙樣技術(shù)糾正了紫禁城古建筑工匠“純經(jīng)驗”的傳統(tǒng)錯誤觀念，說明我國古代建筑工匠不僅具有建筑施工技藝，而且具有立體模型表達能力，有助于今天的人們?nèi)�面了解、掌握我國古建筑從設(shè)計到施工的各個過程的建筑理論、設(shè)計方法、科學技術(shù)等信息。

燙樣技術(shù)改變了我國傳統(tǒng)的古代建筑“見物不見人”的弊病。一般人認為紫禁城古建筑往往是建筑工匠的技藝成就，卻往往對于它們的設(shè)計者姓名、設(shè)計理念、設(shè)計依據(jù)、設(shè)計技術(shù)等信息是一無所知的。燙樣模型給人以較為清晰的信息，便于人們了解、研究建筑實物的來源，并作為古建筑設(shè)計、修繕、研究參考的依據(jù)。

燙樣作為建筑營建情況的最可靠記錄，還有助于從材料、尺寸、樣式、工藝等角度全面研究我國古代建筑的營造技藝。因此，紫禁城古建筑的燙樣反映了我國古代建筑技術(shù)的科學性，亦體現(xiàn)了古代工匠的高超的技藝。

（作者系故宮博物院研究館員）