利用数字建模完成商代青铜鼎“分范”设计。

在中国科大科技考古实验室里，一台3D打印机正在持续工作。工作台上，几块刚成型的白色模具整齐摆放；电脑屏幕上，一尊商代青铜鼎的数字模型停留在拆解界面。

“以前要花两个月才能验证的猜想，我们现在只要40个小时。”研究生宋欣冉递过来一块刚打印好的模具。

这场试验，正为中国青铜时代的核心技术——“范铸法”带来新的研究路径。实验室的年轻团队用数字化手段，把原先高度依赖经验、耗时漫长的手工摸索，转化为可以在两天内完成的科学实验预演。

要听懂这项新研究，得先明白什么是“范铸法”。

这是中国青铜时代最具代表性的技术发明：先用泥料制作器物的模型，称之为“模”；再用陶土包裹模型，分割成若干块取下，这些陶块就是“范”；配合内芯重新拼合后，外范与内芯之间的空隙，就用来浇铸青铜液。

“以前做一次模拟实验，去还原古代人是怎么分范的，往往需要一到两个月以上。”宋欣冉算了一笔账：从手工捏泥模开始，到阴干、翻范、焙烧，每一个环节都得耗费大量时间。团队在前期开展了大量的现场调研，但实际操作起来依然困难重重。“以前在实验室里，最怕遇到梅雨季节或者连阴天，泥模子阴干得慢，只能干等着。”

更棘手的是，这些传统工艺模拟的经验大部分来自咨询相关的实验专家，在实际操作环节中，泥料配比稍微不对，烧结时裂了一丝，实验就要推倒重来。由于整个过程高度依赖专家经验，缺乏标准化的数据，研究人员很难快速、低成本地去检验关于古代分范方式的各种假设。

针对这些痛点，科技考古实验室换了个思路，团队开始尝试，把数字技术引入传统范铸研究。

团队首先利用三维建模软件，对商代的一尊青铜鼎进行了精确的数字化重建。在数字空间里，他们通过布尔运算，按照几何逻辑将外范和内芯分解为若干模块，并加入了用于定位的榫卯结构。这一步，在虚拟世界里完成了关键的“分范”与“翻范”。

随后，实验室的3D打印机开始工作，以PLA材料快速制造出这些模具的“负型”。为了提高效率并降低成本，团队采用了替代材料来制作实体范，省去了传统工艺中漫长的阴干、焙烧以及超高温浇铸环节。

“这种替代材料能让我们快速验证不同分范方案在几何上到底可不可行。”宋欣冉说。

通过这套集成数字铸造方法，整个生产周期从原先的一两个月，缩短到了40个小时以内。原本依靠手工摸索的流程，转化为以可量化数字参数为基础的科学实验流程。

在三维软件里进行布尔运算分范时，团队完全遵循了严密的几何逻辑。因为精度极高，数字模型打印出来的实体范在重新拼合时，其微小的物理间隙和浇铸时的流动轨迹，能高度模拟古代的物理规律。最终的铸件上，依然完整保留了浇口、范线等关键痕迹。

来源：江淮晨报（2026-05-25） 记者：王书浒 

原文链接：https://newspaper.hf365.com/jhcb/pc/content/202605/25/content_553918.html