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榫卯结构那么紧实,为什么现代工业没有进行大规模应用?

回答
关于榫卯结构在现代工业大规模应用的讨论,确实是一个很有意思的问题。我们都知道,榫卯结构作为中国古代木工技艺的瑰宝,以其精巧的设计、无钉少胶的连接方式和惊人的牢固性,让人赞叹不已。它能够将木材严丝合缝地咬合在一起,形成一个坚不可摧的整体,经受住时间的考验。从故宫的宏伟宫殿到精致的家具,无不体现着榫卯结构的智慧。

那么,为什么这样一种如此令人称道的连接方式,在轰轰烈烈的现代工业浪潮中,并没有像我们预期的那样得到大规模的应用呢?这背后其实有多方面的原因,并非是简单的“现代工业不行”或者“榫卯结构落后”,而是技术发展、成本考量、效率追求以及材料的根本性变化所共同作用的结果。

一、效率与成本的巨大鸿沟:

这是最直观也是最关键的一点。现代工业的核心是追求效率和降低成本,以满足大规模、标准化的生产需求。

手工精度与时间成本: 传统的榫卯结构,尤其是那些复杂精密的,极度依赖于木匠师傅精湛的手工技艺和丰富的经验。每一个卯榫的尺寸、角度都需要根据木材的纹理和实际情况进行细微调整,确保严丝合缝。这种精度的达到需要大量的时间和人力投入。在工业化流水线上,工人需要的是快速、重复性的操作。一个复杂的榫卯接头,可能需要数小时甚至更长时间由经验丰富的师傅完成,这在现代工厂的生产节奏下是无法想象的。
标准化与个性化: 现代工业追求的是标准化生产,即在同一条生产线上,生产出大量外观、尺寸、性能都完全相同的零部件或产品。而传统的榫卯结构,由于其手工定制的特性,很难实现高度的标准化。即使是同一款式的家具,由于木材本身的差异,榫卯的制作也可能略有不同。这种“个性化”在追求效率的工业生产中,反而成为了阻碍。
培训与人才: 传承了数千年的榫卯技艺,培养一位真正能独当一面的木匠师傅,需要漫长的学徒生涯和大量的实践积累。而现代工业所需的技能,虽然也需要培训,但通常可以通过更短期的培训和更标准化的操作流程来实现。人才的稀缺性和培养成本,也是制约榫卯结构大规模应用的重要因素。

二、材料的根本性变化:

现代工业不仅仅是加工方式的改变,更是对原材料的理解和运用发生了颠覆性的变化。

人造板材的兴起: 现代家具和建筑大量使用人造板材,如刨花板、密度板、胶合板等。这些板材的成本低廉,规格统一,易于切割和加工,而且尺寸稳定性好,不易变形开裂。然而,人造板材的纤维结构与天然实木截然不同,其侧面强度和抗拉拔能力相对较弱,并不适合制作精密的榫卯结构。强行在人造板材上制作复杂的榫卯,不仅难以保证牢固性,而且会增加加工难度和损耗。
复合材料的应用: 随着科技发展,各种新型复合材料被广泛应用于建筑和制造领域。这些材料往往具有比木材更优异的力学性能、耐腐蚀性或防火性,但它们的连接方式也需要专门的工艺和紧固件,榫卯结构自然难以直接套用。

三、连接方式的演进与革新:

现代工业发展出了更高效、更经济、更适应新材料的连接技术。

螺丝、螺栓、钉子: 这些机械紧固件是现代工业的基石。它们制作成本低廉,加工设备成熟,使用简单快捷,能够快速实现材料的连接和固定。即使榫卯结构本身非常牢固,但从整体的生产效率来看,机械紧固件的优势是压倒性的。很多时候,为了提高生产效率,会在榫卯结构中也加入螺丝或钉子作为辅助,这在一定程度上也削弱了榫卯结构的纯粹性。
胶合技术: 现代胶粘剂技术也取得了长足的进步,许多高性能的胶粘剂能够提供极强的粘结力,甚至在某些情况下能够超越木材本身的强度。胶合技术配合简单的机械固定(如夹具),同样能达到良好的连接效果,而且在流水线生产中易于实现自动化。
金属连接件与型材: 在现代建筑和大型结构中,金属构件(如钢材)是主流。这些构件的连接通常依赖于焊接、螺栓连接等技术,与木质结构的榫卯体系完全不同。

四、设计理念的转变:

设计理念的变化也影响了连接方式的选择。

模块化与拆装: 现代家具和建筑越来越倾向于模块化设计和易于拆装的特点,方便运输、安装和维修。榫卯结构虽然可以做到拆装,但其拆装过程通常也需要一定的手艺和时间,不如现代的卡扣、螺栓等连接方式直观便捷。
美学与功能的分离: 尽管榫卯结构本身具有独特的东方美学韵味,但在大规模工业化生产中,更多时候会考虑成本、功能性和生产效率,而将外观的美学更多地通过表面处理、线条设计等方面来体现,而不是完全依赖于复杂的连接结构。

五、现有工业体系的惯性:

一旦形成了一套成熟的工业生产体系,想要进行颠覆性的改变是极其困难的。

设备投入: 现有的工业生产线是围绕着砂光、雕刻、钻孔、组装等一系列标准化操作设计的。引入榫卯结构的大规模生产,需要对现有设备进行大规模的改造甚至更新换代,这涉及到巨大的前期投入,对于企业来说风险太高。
技术壁垒: 即使我们认识到榫卯结构的优点,要将其成功地融入现代工业,还需要解决很多技术上的难题,例如如何用机械化手段精确高效地制作榫卯,如何将不同尺寸、不同种类的木材与人造板材进行榫卯连接,如何保证连接的耐久性和稳定性等等。这些都需要大量的研发投入和时间。

那么,是不是说榫卯结构就没有现代工业的应用前景了呢?

并非如此。虽然大规模、标准化的工业生产确实不适合,但在一些特定的领域,榫卯结构依然具有独特的价值和广阔的应用空间:

高端定制家具: 对于追求传统工艺、独特性和高品质的客户,榫卯结构仍然是制作高端家具的首选。一些注重文化传承和品牌价值的家具品牌,会专门推广和应用榫卯工艺。
修复与仿古: 在文物修复和仿古建筑领域,榫卯结构是必不可少的技艺。保留和传承这些传统技艺,对于维护文化遗产至关重要。
教育与文化传承: 将榫卯结构作为一种工艺和文化符号,在教育和文化交流中推广,可以帮助人们了解中国古代的智慧和精湛的工艺。
与其他技术的融合: 未来,或许可以通过数字化设计和精密数控加工技术,实现部分榫卯结构的标准化和自动化生产,并将其与现代材料和设计理念相结合,创造出既有传统韵味又符合现代需求的创新产品。例如,利用CNC雕刻机制作出高精度的卯榫部件,再结合现代的环保胶水和辅助连接件,既保证了强度和美观,又提高了生产效率。

总而言之,榫卯结构并非不优秀,而是它所处的时代背景、材料特性、效率追求以及工业发展路径与现代工业化生产的“基因”不太契合。现代工业更像是一辆高速行驶的列车,它有自己既定的轨道和运行规则,而榫卯结构则更像是一辆工艺精湛但需要专门维护和驾驶的马车,在不同的赛道上,它们各有其价值和生命力。我们不能简单地用现代工业的标准去衡量所有工艺,而应理解它们各自的优势和局限,并在合适的场合加以运用和传承。

网友意见

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这是个非常有意思的问题。

不过「现代工业有没有进行大规模应用」,既不是完全的事实,也却不无道理。最近我终于想通了其中的关节:实木家具企业工业化,和板材家具企业实木化,就好像类似的物种却有着生殖隔离。

【PS:此处感谢一下 @李雷 @河森堡 ,他们在知乎的科普,让我了解了生殖隔离这个概念,启发了我思考问题】

首先,现代工业对于榫卯结构,早就已经成为大规模应用的事实了

我一个星期前,去广州参加木工机械设备展,people moutain people sea啊

和马氏的这位大哥还和了张影

从雕刻曲线,精细打磨,到制作榫槽,再到可以做出非常复杂榫卯结构的五轴机床,应有尽有

https://www.zhihu.com/video/966596692417728512 https://www.zhihu.com/video/966596568555769856 https://www.zhihu.com/video/966593033836404736

可能很多人认为,那些榫卯结构的红木家具,一定是传统木匠,手工操作的。其实大大相反。我去过一些设备厂实地考察参观,我们传统木工都认为很复杂的腿部榫卯结构,全部都可以用机械完成

上面的看起来很复杂对不对,他们都是用这个下面这种设备搞出来的。您能想象吗,红木家具,摆脱木工,只要是定型的产品,就可以成百上千件的生产

越南缅甸这些国家,有避免原木出口的政策,大意是最好做成成品往中国卖,还有人工成本低的价格优势……有人工成本优势?人和机器比有个毛成本优势啊。

这是我在设备展上定的两套设备

我们去年在天津宁河芦台开发区的工厂,基本上也是我一个工业化生产的实验基地,都是最新的设备

总而言之,过去两年,我去考察设备的时间越来越多,这是在青岛

这些现代设备,除了更高效,更精确,也更为安全


下面这个是我去年在上海参展的时候卖的,做燕尾榫的,精度和效率都大幅度提高

https://www.zhihu.com/video/966591566940479488

这是青岛买的打磨设备


其次,既然现代工业,已经成为大规模应用了,那为什么市面上又经常看到的又是这样工艺的家具呢?

比如下面我们一个业主买到的糟心家具,横竖交接不用榫卯用角铁

当然更多的还有这种,表面看起来是榫卯

往往在小圆点地方开裂,因为小圆点下面是自攻钉

还有这种坑爹的圆棒榫用在结构位置

对于实木家具,榫卯结构还是有着不可替代的优势。

我原来也想不明白,不过我跟同行业的人交流多了,我发现,虽然同是做家具,但板材家具工厂和实木家具工厂,就像尼安德特人和现代智人的关系类似,虽然都是有智商的物种,但是有生殖隔离,基本是各干各的。

而现代人越来越喜欢实木家具,导致很多原来做板材家具的企业,转过来做实木家具,最后做出来的实木家具,基因上更像板式的工艺做法,而不是实木榫卯的做法。

像我们这样,纯实木家具工厂的想的是如何用工业设备高效精确的完成榫卯工艺;而板材家具工厂转过来做实木家具,考虑的是把板材替换成实木,基因上更像是板材。

这也就是我说的,「实木家具工业化,和板材家具实木化」的差别所在,而一些网红牌出现这种做工,主要是他们的代工厂不够给力,可能大部分是青岛和东莞的板材家具代工厂转型生产的。

这些企业之所以转型难,有人才储备的困难,很多木匠会做,但是不会说,就是你要有木匠指导你那里用榫卯该采用什么结构;还有就是效率和惯性的问题不习惯,板材家具工厂一般都是工业化的,如果让他们换另一套工业化思路,是很麻烦的一件事,当然重新投入的成本也很高。

这里还有一些其他的东西想说,第一无论如何工业化,对实木家具结构比较熟稔的木匠都有着天然的优势;第二,有些人说榫卯工艺也不比金属链接结实,这个不是完全的事实,榫卯和金属螺栓各有特别的优势,而且可以综合利用,不是非此即彼。

这是衣柜的活榫卯连接

这是床的榫卯加五金定位连接

从我的应用经验来看,一般小件家具,比如桌椅,完全不用金属结构,不用螺丝,这样更稳固。

比如餐桌,市面上淘宝上大部分是腿和面时要用螺丝拧在一起的,一般一两年就会用着晃荡,而纯榫卯结构的就不会

类似带有抽屉的斗柜电视柜,则整体榫卯,五金用在抽屉的滑轨

衣柜书柜床,这类大件,需要组装的大型家具,要用活榫卯辅助一些螺栓定位与紧固。

在广州的时候,我和马氏的同仁认真的交流了一下,我其实想找他们订制一条生产线,但现在的实力不够,我们去年到今年,设备投入要到大概100万左右了,但是还达不到能让马氏给我们订制一条生产线的水位。

希望早日可以实现。

好了,我去学习去了,作为一个现代木匠,如果还老强调手工,不但是忽悠群众不思进取,也是违背工业发展的规律和潮流的。

以上。

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不少小伙伴私信我订制家具的事,我其实做了几百个订制案例了,正在装修采购家具的小伙伴如果需要参考比较,可以微信搜索公众号:nicebirdchina
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对于现代科技来说,榫卯完全不是事,人工可以做到的榫卯,机器完全没压力,反而是机器稍微抖点机灵,弄个带点变化的榫卯,估计最牛逼的木匠也基本上傻眼!所以,从技术层面来说,机器做实木榫卯不管是从难度,速度,质量,效率等方面完全吊打木工没商量!

为什么现代工业没有大规模应用实木榫卯呢?

第一个主要原因是——物流,实木榫卯必须借助胶水的粘合才能达到预期的强度,否则就算你用过盈榫卯,一样经不起时间的考验。那么带来另一个问题:榫卯家具必须整装,例如一个榫卯结构的餐桌,基本上包装后体积在一个多立方,你从广东发货到北京,物流费用在300到500不等,为了避免腿断还得打木架保护,又多花一百多。而拆装的餐桌,广东发北京,估计也就一百块搞定。费用凭空多出三五百块。一般情况下,如果你不是包车运输,整装家具的运费基本上要占到家具价值的15%到20%,对于现代工业来说,这个比例很可怕。外观相同的餐桌,一个卖1300,一个卖1800,就算你是榫卯结构的忠实的拥趸,八成你会选择1300.所以情怀很重要,唯独在金钱面前它不重要!想起宜家的崛起就是跟家具结构的改革有关,有兴趣可以去搜相关内容!

第二个原因是生产成本的影响,首先榫卯用材比较多,木头是减加工方式,榫卯的配合区域,就需要去掉互相干涉的部分,简单理解就榫头那一段是多用的材料,一个木方500MM,两头各多出25MM的榫,材料已经要多消耗10%了.另一方面加工这个榫卯,又要额外的机器和人工。最终榫卯家具整个费用至少又要多出%15到%20。

影响榫卯应用范围的两个主要因素其实都跟钱相关,两个因素叠加,基本上到手价格在1.5倍甚至翻番。当然,你为了抖情怀找高手定制,或者你购买小众设计师品牌,那不叫大规模应用,跟题目无关!

另外,现在流行看法是榫卯结实,其他的连接方式都是渣渣,这个观点实在不敢苟同,结实不结实是需要数据说话的。

其实,很多国家并没有榫卯情结,但是没有听说那里的家具用几年都散架的。几年前,一个美国品牌刚刚进入国内,为了避免广告,就叫某某德家具吧。很快他们遇到个致命的问题,客户一打开衣柜,马上会叫起来,这么贵的家具怎么是用螺钉连接的呢?销售肯定懵啊,然后反应给总代,总代是香港人,在美国生活了很多年才回国的,总代很郁闷啊,衣柜内有螺钉怎么了?后来终于了解清楚,在中国,高档家具是不可能露螺钉的。后来在他通知美国工厂更改工艺的这段空档期,我给他做了几套代工的某某德家具,要不然他没法销售啊。

国内螺钉家具问题多的原因主要是家具厂缺乏人才,基本上很大 很大 很很大 的家具厂,也没有一个能做受力结构分析的人,那就无从谈起受力结构的设计,基本上是根据经验,有点规模的打几个样板坐一坐晃一晃,不出问题就基本上可以生产了,像办公座椅那样各种十万次寿命的测试基本听都没有听说过。

所以不能因为莆田系医院多了,就否定所有的医生。

如果没有管控,劣币往往打的良币毫无还手之力!

期待中国能出现家具质量问题罚款上亿的判例出现!


刚刚看到有些答主用螺丝连接的强度来跟家具的榫卯比较,这种比较不太合适,没有考虑到木材的材质结构和木材的各向异性等因素,对于木材这种强度比钢铁弱很多的材料,重要的不是连接点的强度够不够高,而是连接点和整个材料的受力如何分散过渡。抛开这个谈连接,很容易闹出麻绳提豆腐的笑话。对于家具这样的体量,榫卯仍然是连接效果最好的方式,没有之一。只是加上运输,性价比等因素后,榫卯并不一定是最优选择!

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现代工业有一个很大的优点就是标准件的使用,比如某个靠螺栓螺母连接的地方,万一失效了只要采用的是标准件就可以迅速进行更换螺栓螺母继而恢复使用(甚至使用者本身就可以和五金店打交道买到标准件),大大提升了维修效率。

但如果采用榫卯结构,一旦出现问题维修成本就高多了,需要将整根梁或者材料进行更换,而且效率明显降低,而且这种情况下使用者自身是没有办法维修的。

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榫卯结构的优点是可以很好的解决材料的缩涨引起的变形开裂松动而造成的整体结构松散或坍塌,且主要针对木质材料;

现代工业是以钢为主要材料的,钢材的缩涨率相对木质材料小的多,且需要更快速高效的方便拆装的方式,也就是螺丝结构的普及才成就了工业化的成就,

在部分机械结构里也会用到榫卯结构,比如滑动件里的倒燕尾隼结构,

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