研究人员打开模具，查看铸件成型效果。数字预演后的实体实验仍保留了纹饰、范线等关键工艺特征。

中国科大科技考古实验室利用数字建模完成商代青铜鼎“分范”设计。外范与内芯被拆解为多个模块，用于后续模拟铸造实验。

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。

把数字技术引入传统范铸研究

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。

道理听起来简单，但在过去，传统的工艺模拟实验长期面临着周期漫长的瓶颈。

“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。

数字复刻守住千年“工艺指纹”

数字化快速复刻，是否会丢失传统工艺的历史细节与手工特质？

“我们一开始也反复称重、比对。”实验室里，一位正在记录数据的研究人员把那尊刚铸好的小鼎递到记者手里，“你看这儿，还有这儿。”

顺着他手指的方向，能看到鼎腹侧面有一条极其细微的凸起线条，像是一道没缝合好的缝隙；而在鼎足的根部，隐约也能看到一处微微凸起的残留痕迹。

“这叫范线，那叫浇口。”宋欣冉说，“在科技考古中，这些痕迹恰如范铸工艺的‘指纹’，对于判断和还原古代技术至关重要。”

古人合范的时候，由于范与范之间存在物理间隙，铜液灌进去一定会挤出一条凸起的“范线”。如果数字模拟出来的东西光洁如镜，那它在学术上反而是失真和失败的。

数字铸造的硬核之处，恰恰在于它对这些工艺缺陷的精准还原。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。

“这就像我们在电脑里做‘拼图’。”宋欣冉解释，数字模型在拆解时，每一块外范的边缘角度都是经过精确计算的，“多一度、少一度，打印出来就对不上。所以它能倒逼我们去想，3000年前的工匠在做这个鼎时，第一刀究竟是从哪里切下去的。”

这套方法，实际上为范铸工艺研究提供了一套“预演系统”。在真正投入传统陶范制作之前，研究者可借助该机制，反复比对各套分范方案的几何可行性。哪种方案最省料、哪种方案出来的范线跟出土文物最吻合，数字模型和替代材料会给出直观的反馈。

实验室的3D打印机仍在持续作业，一件件带着细微范线痕迹的模拟铸件陆续成型。这些看似不够“完美”的复制品，恰恰是解读青铜文明的最佳密码。

来源：合肥晚报（2026-05-25）  记者：王书浒

原文链接：https://newspaper.hf365.com/hfwb/pc/content/202605/25/content_553952.html