兰州大学、西藏大学：《3D打印技术对传承濒危民族乐器的应用及价值研究——以湘西土家族乐器“咚咚喹”为例》

 作者： 魏黎明（兰州大学）、 戴甜（西藏大学）

摘要：随着科学技术的创新发展和环境保护意识的增强，3D打印技术已经能够成熟应用到产品开发、医疗等行业，因设计灵活多样、节省制造时间、成本低、减少原材料浪费、还原度高等优点，在乐器制造中也展示着巨大的潜力。而“咚咚喹”作为土家族独有的竹制簧管竖吹乐器，因其材料性能、制作手段等原因，导致其在大众传播度及接受度上不高。本文以3D打印技术为研究手段，对土家族“咚咚喹”展开研究， 探讨目前“咚咚喹”在传承过程中所面临的困境以及运用3D打印技术和新材料的优势， 为传承和保护“咚咚喹”提供可参考依据。

关键词：3D打印、“咚咚喹”、新材料、乐器制造、土家族、民族乐器

随着国家经济的发展，3D打印技术因其设备功能完善、材料多样化、技术不断创新，正以其独特优势逐渐渗透到医疗、建筑、航天、工业生产、文物保护等各个领域，呈现着巨大的增长空间，在乐器制造领域也得到了广泛应用，能促进乐器设计多样化的发展、缩短设计及制作周期、满足批量供应需求。同时，在3D打印中采用聚乳酸（PLA）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、树脂、尼龙、粉末金属、碳纤维、生物复合材料、仿生材料等新材料，不仅可代替大部分原有的木质材料和动物皮革，还可以提高乐器的音质、强度、耐用性等，为乐器制造业带来创新和发展。

土家族“咚咚喹”于2008年经国务院批准列入第二批国家级非物质文化遗产名录，是土家族传统的簧管气鸣乐器，在当地有着重要的地位和价值。但由于国内目前的乐器制造水平相对滞后，乐器的制造主要还是依靠非遗传承人和手艺人来完成，便会出现一系列的问题，以湘西土家族乐器“咚咚喹”为例（全文简称为“咚咚喹”），因其制作材料的不统一、批量生产困难、贮存条件苛刻、乐器极易损坏、创作运用度低等原因，使得“咚咚喹”的制作、运用、保存都面临着极大挑战。因此，3D打印技术结合新材料，借助科技创新力量进行乐器改革，能提升乐器制作水平、满足乐器使用的现实需求。

一、3D打印技术的概述

（一）3D打印技术的概念及原理

3D打印技术即利用三维设计数据在一台设备上由程序控制自动、快速和精确地制造出任意复杂结构零件的成形，从而实现设计和数字化“自由增材制造”。^[1]从类型上可分为光固化成型技术（SLA）、分层实体成型技术（LOM）、熔融沉积成型技术（FDM）、选择性激光烧结技术（SLS）、DLP数字光固化面成型技术、3DP技术（喷墨沉积）、Polyjet（多头喷射技术）、 RLP技术（快速液体打印）、Direte Write打印技术（直接书写打印技术）等。^[2]

3D打印技术主要是以数字模型文件为基础，将金属材料、非金属材料、有机高分子材料、生物材料等作为制作原材料，通过逐层材料累加的方式得到三维物体，实现产品造型的数字设计及数字化制造。同时，3D建模作为3D打印技术的前提和基础，操作起来也十分方便，有实物可以直接通过3D扫描生成三维立体文件，若没有实物也可以通过设置参数直接建模，对于设计上的误差则可以通过修改计算机参数来实现纠正。

（二）3D打印乐器的材料特点及选择

近年来，国家先后出台了《新材料产业创新发展行动计划》《新材料产业“十四五”发展规划》《工业和信息化部等七部门关于推动未来产业创新发展的实施意见》《原材料工业数字化转型工作方案（2024—2026年）》等一系列文件，通过制定政策、提供资金支持、鼓励技术创新、促进产业规模等一系列措施重视和支持新材料产业持续创新发展。新材料产业的快速发展为3D打印提供了更加多样化、高性能的材料选择，同时，3D打印技术的不断优化和完善也在满足新材料的应用需求，二者呈现出融合发展的趋势。如金属材料（钛合金、铝合金、金属粉末、液态金属等）、非金属材料（高性能陶瓷、树脂砂、硅砂、宝玉石等）、有机高分子材料（亚麻纤维、PLA、ABS、PC、光敏树脂、水凝胶、多色树脂等）、复合材料（碳纤维、玻璃纤维等）都能为3D打印提供多种材料需求的选择。

如在3D打印木质乐器时选择尼龙、光敏树脂、半透明光敏树脂、透明光敏树脂、耐高温光敏树脂以及木质材料（40％再生木质纤维结合高分子粘合剂）等材料，制作出来的乐器可具备耐高温、韧性好、耐久性强等特点。打印竹制乐器可以选择PLA、ABS、PETG、尼龙、木屑、植物墨等材料，其普遍具有良好的机械性能、耐热性、耐用性，同时，每一种材料也具有其独特的效果，如PETG可制作出有一定透明度的竹制乐器；植物墨可模拟竹木的自然纹理和颜色，制作出具有自然质感的竹制乐器；ABS和尼龙可制作出高度耐用的竹制乐器……。打印如萨克斯、长笛等西洋管乐可使用PLA、ABS、耐高温光敏树脂、不锈钢、铝合金、钛合金、生物钛合金、铜等，可根据使用环境及要求的不同选择适合的材料，如需要在高温环境下使用可以选择耐高温光敏树脂或高韧性光敏树脂等，如果仅用于练习，则可以选择PLA、ABS或PETG等成本较低的材料。

在当下器乐制造领域中，碳纤维复合材料、HPL新型环保材料、陶瓷材料、玻璃纤维等新材料应用较多。碳纤维复合新材料具有可塑性高、耐热性、耐腐蚀性、抗拉力强、抗氧化能力、耐腐蚀性等特点，已广泛运用到西洋管乐器中，为西洋管乐器的构造、性能、发音等做出了一系列的创新。使用HPL新型环保材料制造出来的娜塔莎太阳系吉他是2020年上海乐器展上获得的唯一吉他类别的最新设计新品奖，材料优点在于免油漆、免打磨、防火、防潮、不易变形开裂等。陶瓷材料由于本身耐磨性好、高温稳定性强、音质传递性能佳等特点，也广泛应用在制作鼓和钹等打击乐器的制造中。玻璃纤维常被作为一种增强材料被混合于传统木材的加工过程中，不仅可以提升木材本身的力学性能，还能在音色、音质等方面起到明显优化作用。^[3]

（三）3D打印技术融合乐器制造的现状

在我国，受原材料的稀缺性、环保法的限制等影响，乐器生产和制作的材料相对稀少，对于有些稀有的珍贵材料来说，如海南黄花梨和美国红杉木制成的吉他，其价值甚至达到了天价。所以，工业生产水平不断提高的当下，选择符合现代化经济中环保意识的新材料，不仅能够弥补我国制作材料的稀少及材料性能不足等问题，还能推动我国乐器制造不断创新发展。同时，3D打印技术设计及制作周期短、复制效果精准、设计造型多样化，对于传统手工艺技术来说，能更加高效地完成单个或小批量乐器的制造和处理，新材料结合3D打印技术制造乐器，不仅可以提高乐器的性能、音质，还可减少乐器制作的周转流程，保证乐器的批量供应，让制作出来的乐器更符合科学发展的理念。

目前，新材料的应用已经成为现代乐器制作的一个重要趋势，许多乐器制造公司都在尝试使用碳纤维、玻璃钢等新材料，来提高乐器的品质、音色、外观和性能。如乐海乐器公司研发部2019年申请立项，用聚氨酯材料代替木材制作琵琶背板等。我们不难发现许多由新材料所制的小提琴、萨克斯、吉他等西洋管弦乐器， 已逐渐走向专业化、高端化的生产，并受到大众的喜爱与好评。早至1975年，吉他与小提琴的音板便开始使用复合材料制作；李镇以环氧树脂（又称玻璃钢）作为制作笛子的材料，这种材料的笛子不仅音色与竹笛音色相似，而且笛身非常坚固，音色优美，反应灵敏，音准极佳，不会出现因环境与湿度的变化使笛子开裂的问题，同时解决了倍低音笛子选取竹材的困难，成功研制出了倍低音玻璃钢大笛；^[4]刘正辉将高分子聚合材料的“仿生皮”运用到传统拉弦乐器京胡之中，从视觉效果看与天然蛇皮几乎没有什么区别，还能防热、防潮、不受地域气候的影响。^[5]同时，VLNLAB设计工作室通过3D打印技术制作小提琴和中提琴，也为民族乐器改良工作者提供了一种新的路径。

在当今社会，人们可以通过运用新材料和3D打印技术定制一款更符合当代审美需求的乐器，契合自己的音乐风格和个性，提升演奏者的舞台表现力，同时也可以根据演奏作品风格的不同对乐器本身加以改进，从而抓住欣赏者的眼球。

二、“咚咚喹”的文化综述

（一）“咚咚喹”的历史起源

“咚咚喹”亦称“呆呆哩”“哩嘟哩”等，是土家族的传统音乐乐器，主要流传于湖南省土家族苗族自治州、湖北省鄂西土家族苗族自治州等湘、鄂、渝、黔边邻的土家族聚居区。关于“咚咚喹”的起源以及为何如此命名并无详细的记载，在民间也流传着不同的传说，不过从沅水高庙文化遗址和湘西松溪口贝丘遗址相继出土的骨哨来看，基本上可以确定“咚咚喹”便是在骨哨这一远古乐器的基础上演变而来。而“咚咚喹”因发音清脆明快，兼备打音、颤音等技术，其曲牌中也多为鸟语虫鸣、风尘之声，又因其传统演奏场合多为林间、山头、田地里边，与土家族用于诱捕野兽的传统鸟哨有着极其相似的特点，所以可以更加肯定“咚咚喹”与骨哨、鸟哨有着深厚且长久的渊源历史，后随着文明的进步和土家人民精神层面的需求，逐渐融入土家族的日常娱乐生活，最终发展成如今的土家乐器。

（二）“咚咚喹”的制作材料及过程

“咚咚喹”的取材及制作过程并不困难，但需要极为成熟的经验，在2024年2月9日湖南省市场监督管理局发布《土家族非遗乐器咚咚喹通用技术要求》之前，“咚咚喹”的制作及技术要求是并不规范的，主要依靠非遗传承人及老手艺人多年来的制作经验。“咚咚喹”的制作材料有竹质、草质之分，竹材、麦秆稻秆、木材都是可以的，其中以竹材中水竹的尾部作为“咚咚喹”的制作材料最为合适，因其特殊的物理特性能够保证制作出来的乐器音质清脆、制作简单。

制作过程如下：1、选取竹材、麦秆、稻秆等中空植物，其中以细水竹为最佳选择；2、从水竹的尾部选取一截10～15 cm的竹节，上端留节，下端去节，竹管口约1cm左右，并将内部的杂质清除干净；3、把需要开孔开簧的一侧用刀将外皮削平，进行表面打磨，以便开簧开孔；4、在削平的一侧于上端节下斜切一个食指长度的簧片，土家人俗称“舌头”，簧片长以1.7 cm左右、宽以0.3cm左右为佳，厚度不能太厚也不能太薄，在对簧片进行不断打磨的过程尽量使簧片能够微微翘起，并将管内的杂质清除干净，再从竹管另一端试吹，满足乐器音质要求后可进行下一步凿洞，反之则接着进一步斜切和打磨，这一步最为关键；5、距离舌簧3.6 cm处开第一孔，孔为正方形，向下找2.5 cm处开第二孔，再找1.9 cm处开第三孔，传统“咚咚喹”为3孔，4孔“咚咚喹”则可以在第三孔的基础上再向下找2cm形成第四孔（各孔之间的距离受竹管的大小、个人的制作习惯、作品的需要等实际情况有所改变），每凿一个孔时可以根据音高需要适当改变孔的大小进行修正，音高了则往下将孔凿大些，如若低了大多情况下都会重做，也可以用胶布粘上；6、音高准确后将管内的杂质清除干净，并将不平整、不光滑的地方进行打磨。6个步骤完成后，便可以形成3孔一筒音、4孔一筒音的“咚咚喹”。三孔“咚咚喹”正面、侧面图见图1。

（三）“咚咚喹”的价值

土家族大多聚居在湘鄂地区，受自然环境闭塞等影响，在漫长的历史进程中形成了丰富的艺术形式，体现了该民族、地区独特的文化价值及社会内涵，“咚咚喹”便是研究湘西土家族文化的“活化石”。吹奏“咚咚喹”时往往会同时伴随着土家族的摆手舞以及土家儿歌的表演，形成集歌、舞、乐为一体的音乐活动，当然也会作为独立乐器进行演奏及创作。“咚咚喹”在湘西特定的历史环境和自然环境下， 不仅仍然保持着原本淳朴的音乐特性，同时随着社会的发展，也从最初的用于生产生活逐渐发展到审美娱乐的群众性的休闲活动。值得特别注意的一点是，由于制作“咚咚喹”的材料大小不一，甚至各不相同，再加上不同人之间的演奏技术和方法也有些不同，导致了其音高和音色也有些许差异，每个乐器的调也是不一样的，所以在吹奏同一首曲子时便会自然而然地形成一种和声效果，对于挖掘、整理“咚咚喹”这一艺术形式以及追溯民族和声的历史有着极强的研究价值。

“咚咚喹”在几千年的发展变化中由原始的骨哨发展至现如今较为完善的独立乐器，体现了湘西地区丰富的娱乐活动和厚重的文化内涵，以及土家人独特的生活习性和审美特点，反映出土家人勇于克服自然条件，乐观豁达、勤劳顽强的民族性格。“咚咚喹”的传统曲牌体现了土家人对生活、自然的热爱与赞美，生动呈现了千年前土家人在聆听大自然的虫鸣鸟叫、泉水叮咚的画面，印证了民族文化来源于社会实践并蕴含着该区域鲜明的文化特性，通过深挖曲牌及“咚咚喹”历史溯源，为本民族音乐文化的传承和保护提供了强有力的现实基础。同时，土家族人多是聚族而居，寨子中的男人、女人、小孩及老人通常都是聚集在一起进行劳作、闲谈、娱乐，特别是在进行吹奏“咚咚喹”为代表的群体娱乐性活动时，能加深亲情，增强民族凝聚力，体现了民族认同感、文化认同感。

三、“咚咚喹”面临的传承困境

（一）原材料物理性能要求严格

受我国传统审美习惯影响，中国民族乐器在制作上多选自天然材料，如金、石、丝、竹、革、木等，就木质乐器来说，琵琶、古筝、二胡，包括西方传过来的钢琴、小提琴、吉他在制作过程中，木材的选择尤为重要，对木材的产地、年份、密度、木纤维分布形状、含水率、音板薄厚等有着较高的要求，这些因素直接影响乐器的音质和耐用性。

“咚咚喹”的制作材料主要来源于竹材，对竹材的产地、密度、形状、含水量等也有一定讲究，首先竹材优先选择水竹，山竹次之，因为水竹的特性结构能使其制作简单、音质清脆，也可以选择紫竹、湘妃竹等，但因产量很小、繁殖率不高，难以满足制作“咚咚喹”的需要；其次选择密度适中的水竹能保证材料的韧性和耐久性，使乐器在使用过程中不易损坏，不便测量的可以直接选老的、坚实而干燥的水竹，不过含水率应不大于14%；同时，选材长短需要选择15cm左右的水竹尾部，两头粗细相差不宜过大，因水竹尾部偏细、长，这种规格的竹子便于打孔，能保证制作“咚咚喹”的音是完整的；最后，竹子表面应光滑、圆润、无劈裂、虫蛀、伤皮等，还需要保证制作的材料不能弯曲。只有遵循以上的选材要求才能提高“咚咚喹”的制作效率和演奏效果。

（二）制作标准不统一，规模化生产困难

中国民族乐器的材料主要以自然材料为主， 由于自然材料的“唯一性”以及“不确定性”，特别是对于一些纯手工制造、无通用制作技术的传统乐器来说，便会使制造的乐器出现“非统一性”“非标准化”的特点，导致不同乐器甚至是同一乐器所演奏的声音会拥有独特的声响效果。“咚咚喹”因其制作及演奏长期以来主要通过口耳相传，没有形成标准化的技术要求，导致无法满足现代社会的传承及发展需求，主要体现在以下几点：

1、定调困难。土家人在制作“咚咚喹”时，在选材上有一定的讲究，因为管身的粗细会导致声音的频率和音调有所变化，一般内径保证为0.41cm最佳；此外，制作工艺也会影响音准，如使用稻秆、麦秆等其他材料制作，材料的弹性模量和振动特性不同，会进一步增加定调的难度。2、音高不统一。“咚咚喹”的音高随管身长短和音孔位置的不同而变化，自然材料的“唯一性”使得在制作和演奏过程中很难达到统一的音高标准；同时，制作“咚咚喹”时需要通过试吹并改变音孔大小来不断地修正音高，这便需要对制作人的技巧与经验有极高的要求，再加上每个人口含簧片的方式和吹奏时的力度都会有所不同，因其发声原理的差异也会影响音高和音色。3、无法规模化批量生产。作为湘西土家族的传统乐器，其制作和演奏通过口传心授的方式代代相传，并且依赖于传统工艺和土家族长期以来的传统习惯，因制作材料以及技术的不统一，很难达到大规模生产的标准化要求。4、难以推广至各音乐领域。由于音高不统一和定调困难等原因，导致“咚咚喹”没有办法完美地融入合唱、合奏中，更适合作为独奏乐器进行表演，这便大大地限制了“咚咚喹”的应用范围；同时，无法规模化生产要求手艺人需要一件一件地进行打磨、制作，但因手艺人数量有限、制作过程中出现问题的现象也屡见不鲜，这些原因都会大大降低生产的效率。再加上，随着现代音乐的冲击，许多年轻人更倾向学习现代音乐，在其他非土家族地区也缺乏系统的教育和传承机制，甚至许多人都不曾了解，导致“咚咚喹”等传统乐器逐渐被边缘化。

（三）贮存条件苛刻，材料不易保存

乐器的贮存及保养是非常重要的，它不仅可以延长乐器的使用寿命，还可以确保乐器保持较为优质的演奏体验。但因制作乐器的纯天然材料受自然环境的影响较大，导致其贮存条件非常严格，如四胡中所用的野生蟒皮由于含水率非常低、质地较厚，在极度温差的影响下会导致出现“发干”“发涩”现象，特别是对于木质、竹质制作的乐器来说，受到温度、湿度等外界环境的影响，会导致乐器本体的损伤，从而影响乐器外观以及演奏时的音准与音色。

“咚咚喹”的贮存条件是较为苛刻的，首先对于保管环境有一定的讲究，相对湿度不超过85％RH，温度不超过室内40°，同时，“咚咚喹”需距离地面及墙壁分别为100mm和300mm。其次，我们需要保证制作完成的“咚咚喹”避免雨淋、日晒、受潮、虫蛀、破裂、伤皮、漏气等情况，这样会极大影响其音质及音色，特别是不能压以重物，避免由于“咚咚喹”的韧性及耐性不足导致损坏。

（四）创作作品运用度低，无法满足现代审美需求

“咚咚喹”作为湘西土家族的传统乐器，主要取材于水竹、稻秆等材料，在外观造型上较为简约，没有过多精美的雕刻及装饰，在部分人眼中会显得比较“土”“不美观”，便会从心底里排除对“咚咚喹”的接触与学习。同时，因制作材料及技术的不同，使得“咚咚喹”的音高难以不统一，在现代器乐合奏以及作为伴奏乐器融入声乐伴奏中，难以达到和谐的音响效果，无法满足现代音乐作品的创作理念，特别是对于“咚咚喹”想运用到合唱、合奏中是较为困难的，大大限制了其音乐作品的创作。其次，“咚咚喹”一般为三孔，也有四孔的，三孔“咚咚喹”是最常见的形式，形成三孔一筒音，为do re mi sol，也就是由两个大二度加一个小三度构成，而四孔“咚咚喹”便会形成sol do re mi sol的音响效果，因其浓郁的民族风格，所以在使用“咚咚喹”创作音乐作品时，基本上只适合创作“宫”“徵”调式的民族风格的乐曲，无法满足现代音乐审美需求。

如今，“咚咚喹”历经了与现代文明的交融、碰撞之后，艰难地闪烁着它那原始、纯朴的文化特点，土家族“咚咚喹”能否克服自身困境，继续发挥其艺术光芒，为当代人们带来新的文化需求，是亟待解决且值得不断探索和研究的课题。因此，乐器改良对于提高乐器自身性能及使用寿命、适应新时代的发展有着极强的现实意义，音乐工作者需要在保持传统乐器个性的基础上，加入新的元素以及民族文化，使用更多新材料及制作手段来探索出适合于现代民族乐器本体创新发展的新途径，只有这样才能制造出符合国人审美及实际需求的乐器，并使中国民族器乐更加健康地发展。

四、3D打印技术在“咚咚喹”制造中的作用

（一）技术标准规范，保持音准稳定

在乐器制造中往往涉及削、切等工艺，在这一过程中，原材料质量参差不齐、手艺人制作技巧各具特色等因素，会直接影响乐器的音质、音色及整体品质，而3D打印技术利用数字文件制造模型，可直接根据模型的特点、结构进行自动打印，不仅避免乐器制造中出现废弃材料，还可以提高乐器制造的效率和精准度。同时，目前乐器市场上部分西洋管乐器的管身已用碳纤维等新材料来代替传统材料，如铜、合金等金属材料，在保证重量较轻的基础上其抗拉强度也得到了提高，可使乐器更灵活地演奏。将3D打印技术和新材料共同融入乐器制造中，不仅能够提高乐器性能、推动乐器创新设计、减少环境负担，还能代替传统的削、切、车等工艺以及电镀加工方式，从而提高生产效率、降低成本。

长久以来，“咚咚喹”的制作、演奏、传承依靠于口耳相传，所以就导致了乐器在制作的过程中无法形成统一的标准，而主要取决于手艺人的经验及技巧，制作出来的乐器之间存在一些不同和瑕疵也是必然的。自2023年《土家族非遗乐器咚咚喹通用技术要求》正式获批立项以来，通过标准、文字等方式让“咚咚喹”的制作与传承发展有了新的突破，进一步推动了土家文化的发展，也为3D打印技术以及新材料的选择提供了科学、系统的标准依据。首先，利用数字文件制造模型，可以直接通过3D扫描实物“咚咚喹”生成三维立体文件，也可以通过设置参数直接建模，在设计“咚咚喹”时，我们需要考虑“咚咚喹”的内外半径、长度，以及孔的数量、大小及距离等因素；其次，将建好的模型按照打印机的层高切成若干层，为每一层生成具体的打印路径，还需要考虑打印材料的特性、打印机的性能等等，将3D模型保存为G-code或STL格式，发送至3D打印服务提供商；同时，在打印的过程中，我可以根据自己的需求选择相关的材料，如PLA、ABS、PETG、尼龙、木屑、植物墨等，PETG可制作有高度透明度的“咚咚喹”、植物墨可制作具有自然质感的“咚咚喹”、ABS可制作高度耐用的“咚咚喹”等，不过在这一过程中因为每种材料属性的不同需要对打印技术进行适当调试，例如PETG材料较黏稠、热特性良好宜冷却，所以需要调整喷头的温度和速度。同时，在“咚咚喹”制作完成后，可以使用Speech Analyzer （语音分析软件） 、Solo Explorer （单音检测仪） 、GMAS （通用音乐分析系统） 和DEAM （通用旋律动态仿真器） 等对改良后的“咚咚喹”完成音质、音准测试，直至找到与“咚咚喹”原本音色较为相似的乐器材料。^[6]

通过使用3D打印技术和新材料改良后的“咚咚喹”，可以代替手艺人的传统制作方法，从而提高乐器的精准度、生产效率和性能，使制造出来的每一件“咚咚喹”都能保证同样的管身长度、内外径大小、圆孔大小、数量、距离以及薄厚、长宽适中的簧片等等，不仅能够保证音高统一、定调方便，从而很好地融入各合唱、合奏作品中，形成和谐、美妙的音响效果，还能减少天然材料的使用数量，因新材料的特殊性能也能解决竹材因自然因素，如温度、湿度、老化造成的问题，同时，也可以进一步提高“咚咚喹”音乐作品的创作力度，让“咚咚喹”走入更多人的生活中，达到理想的推广效果。

（二）扩大生产规模，保证工艺质量

目前，乐器制造市场因新材料以及3D打印技术的制作简易和规模化生产，已逐渐将其运用到乐器制造中以满足广大音乐爱好者的热切需求。“咚咚喹”因受限于土家人传统手工制作，生产效率较低，无法满足演出、教育、推广的需求，再加上制作材料质量、品种的不同，会直接影响“咚咚喹”的生产与制作的效果，无法使每一件生产的乐器保持发音灵敏、音准稳定、音色饱和通透、外观精致的属性。然而，用3D打印技术代替传统的手工制造，用新材料代替竹材、木材、麦秆等传统材料，不仅不会受到上述因素的影响，而且统一标准化的制作技术能够使“咚咚喹”保持较高的一致性，避免因制作方法的不同、制作材料品质的不同影响乐器生产，进一步扩大“咚咚喹”的生产规模，满足音乐爱好者的实际需求。

利用3D打印技术制作“咚咚喹”时无需经过传统的打磨、凿空、修正等制作步骤，只需进行3D建模按照指令进行生产。同时，“咚咚喹”所需的竹材需要较为漫长的生长周期，而新材料可随时为“咚咚喹”提供生产供应，大大减少了乐器制作的周转过程。其次，在“咚咚喹”的传统制造中容易出现较多问题，如出现制作失误便会前功尽弃，然而3D打印技术可以很好地解决这些问题，例如设计“咚咚喹”时可将其拆分成几个部位进行分开设计，保证各部件装配精准，并在各部位的连接处设计合适的凹凸槽便于乐器更严密地组装，这种方法可避免在制作“咚咚喹”时因一些不确定因素导致从头再来，同时能很好地提高工艺质量。

（三）抵御环境变化，延长乐器寿命

传统材料所制乐器在贮存及使用过程中受温度、湿度、光照等自然环境因素影响较大，同时，人体皮肤汗液等酸碱性物质的腐蚀，也会进一步造成乐器的磨损甚至损坏。“咚咚喹”作为土家族的传统乐器，制作材料主要为竹材、木材、麦秆等天然材料，受自然环境影响更为明显，也便要求其贮存条件极为苛刻，如贮存湿度不超过85％RH，温度不超过室内40°，距离地面及墙壁分别为100mm和300mm，不能压以重物等，以防止贮存环境不符合保管标准而影响“咚咚喹”的性能和使用寿命， 导致音质、音色的变化。

区别于传统材料，由3D打印技术制作而成的新材料乐器恰恰可以弥补这一缺陷，能够很好地抵御外界环境带来的影响，不仅有效地提升了乐器的使用寿命，也给不同环境下乐器的使用提供较好的稳定性与持久性。在“咚咚喹”的制作中，我们不仅可以使用仿竹木材料提高乐器相似性，促进可持续发展、降低成本。此外，因碳纤维、HPL等新材料具有很高的强度和耐用性，能有效抵抗日常磨损，还可以使用碳纤维、HPL这类复合材料避免竹木乐器的一些缺点，有效应对各种环境变化，保证乐器音色。同时，由于新材料坚固耐磨，不似竹木易出现裂痕，可以延长“咚咚喹”的使用寿命。

（四）减少竹木使用，促进生态平衡

中国民族乐器的发展需要在符合科学发展观的基础上进行，因从前的传统乐器的制作材料主要来源于纯天然材料，导致植被与动物的生存受到了较为严重的破坏，如一张4—5米长的蟒皮最多能做3—4把精品四胡，不仅不利于野生动物的保护，同时因人工制作的失误容易使大量的野生蟒皮在制作中被浪费。现阶段，随着工业进程不断加快、法规政策对自然资源的保护以及新材料技术的发展，新材料代替传统材料已经成为一种必然趋势。

就取材来说，“咚咚喹”没有用到珍贵的竹木，而是选用水竹等材料，其制作虽然简单，但是由于制作成功与否取决于制作人的经验与技巧，所以存在太多的不稳定性因素，可能会因为制作人不当的操作和设计上的失误，导致材料的浪费，即便竹子作为一种可再生资源，其生长速度较快，但是过多的浪费也会造成环境污染。使用新材料代替传统材料制造“咚咚喹”，不仅能够在保证音质与音色的前提条件下提高乐器的性能、稳定性，还能降低维护成本，减少因损坏频繁更换的需求。同时，利用3D打印技术也可以减少自然材料的使用，以及制作过程中浪费，为生态保护工作做出积极贡献。

（五）外观造型多样，推广本土文化

在不断追求新颖的当今时代，钢琴、吉他等西洋乐器已经成为大部分人学习乐器的首选，而选择学习民族乐器的人相对就会少一点，更不会主动去了解中国民族乐器的文化底蕴及传承历史。“咚咚喹”来源于土家人的社会生活，并由当地人们代代相承，保留着该民族浓郁的民族风格和审美特色，但在土家族之外的地方，许多人对于“咚咚喹”是陌生的，甚至是不被大众喜爱的。而采用3D打印技术制作乐器，不仅可以减少原材料浪费、提高乐器质量、提高生产效率等，还可以为乐器定制个性化设计、加速开发与创新，使其更具想象力和创意，从而吸引人们。

“咚咚喹”因造型简约不具吸引力，在乐器造型设计中，利用3D打印技术对管身整体部分或是零部件等不同的结构设计不同的造型方案，如在管身雕刻中国画以及中国古诗词，提高外观艺术效果，也可以针对人们对“咚咚喹”外观造型的独特需求，定制人物海报，制造出带有中国传统文化以及个性化的“咚咚喹”，满足消费者的需求并留下深刻的印象。同时，“咚咚喹”外观造型的创新，不仅可以提高大家对于“咚咚喹”的喜爱程度与接受度，还可以推动“咚咚喹”艺术的多样化发展，打造精致品牌。此外，3D打印出来的新材料“咚咚喹”能够使音色更加现代化，将新材料“咚咚喹”独特的音色与流行音乐相结合，能够更好地适应现代音乐需求，吸引大家了解“咚咚喹”，从而喜欢上“咚咚喹”并传承土家文化，甚至是中国民族音乐文化。

结语：在现阶段的乐器制作领域，3D打印技术有着巨大的潜力，不仅能够有效地弥补传统制作工艺中材料选择和处理方式的不足、提高生产效率，还能提高材料的性能、改善音色及音质、扩宽制作材料的选择。总的来说，3D打印技术在“咚咚喹”制作中的应用中，为“咚咚喹”的发展带来了新的可能性。因此，在未来阶段的研究工作中，希望更多研究者通过不断地实验和探索，针对我国乐器制造领域现阶段存在问题进行解决，更好地发挥新技术、新材料的优势，推动以“咚咚喹”为代表的更多民族乐器制作工艺的完善，让“咚咚喹”这一珍贵的文化遗产得到更好地传承和发展。

参考文献：

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