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3D技术在文物修复中的应用

摘要:本文介绍了3D技术在博物馆应用的原因,并通过具体实例阐述了3D技术在文物保护和修复中的应用。

关键词:3D技术 文物修复 博物馆

    涵盖三维扫描和3D打印的3D技术目前已广泛应用于工业技术、人体医学、艺术文化等各行业领域,包括逆向工程、仿真加工、牙科应用、外科整形、三维动画、艺术市场等业务已被大家熟知和接纳。而随着我国文化遗产保护工作正逐步进入信息化时代,3D技术包括的数字化采集技术、数据处理技术、感知技术等现代先进技术,也通过博物馆数字化保护的方式逐步应用于展厅陈列、藏品保管、文物保护修复等业务工作中。本文将结合四川广汉三星堆博物馆现有的三维扫描仪和3D打印机设备,谈谈3D技术在博物馆文物修复中的应用以及存在的制约因素。

    一、3D技术在博物馆应用的原因

    1、内在原因。

    2008年的汶川地震对四川人民来说是一次刻骨铭心的印记,这次地震三星堆博物馆也经受了影响,两件陶器从展台摔落并受损。这让我们明白了面对突如其来的灾难,三星堆博物馆这些蔚为壮观极具历史科学文化艺术价值和观赏性的青铜、玉器文物也许就会在灾难中消失。三维扫描技术可以对珍贵文物建立三维数据库,保留这些珍贵文物的原始数据,并通过3D打印技术将其重现。

    2、外在原因。

    1)是汶川地震后希望能更好的保护三星堆文物这一不可再生的文化遗产,建立三星堆文物三维数据库,保护好、传承好人类共同的文化遗产。

    2)是三星堆博物馆馆藏品以青铜器为主,通过三维扫描技术可以采集青铜器文物的现状,了解青铜器今后的腐蚀变化状况,方便馆藏品的日常维护保管。

    3)是汶川地震后三星堆博物馆承担了多项四川省内可移动文物的保护修复工作,在实际的操作过程中面临了大量对文物翻模补配的技术,而三维扫描和3D打印在文物修复技术层面上可获得实际应用。

    二、3D技术在文物修复中的应用

    1、3D技术应用业务需求

    可以完成文物保护与修复中文物的三维测绘、病害标识、数字模拟修复。对文物表面细微特征进行清晰的测绘,为我们的文物保护研究提供非常重要的三维信息。

    1)是打印馆藏品文物模型,可以是放大、缩小或者原比例尺寸的文物模型,避免繁琐的器物塑形、仿制、复制工序,方便对该器物进行陈列展示、科学研究等工作,并建立文物三维数字化档案。

    2)在文物修复及复制方面,为我们的文物保护研究提供非常重要的模具信息,有利于文物原件的保护。通过对原文物进行三维扫描获得三维数据,打印出该文物需复制、仿制的模具,利用打印出来的模具进行开模、制蜡、浇铸等工序,最后制作复制品或者仿制品。

    3)可以完成文物保护与修复中文物的模拟修复。三维扫描仪和3D打印机配合,在器型对称或者制作有规律的青铜器文物上,对文物残缺需修复部位的对称位进行三维扫描然后打印模具并翻模浇铸补配,最后完成对残缺文物的修复。

    23D技术应用优势

    三维扫描和3D打印技术的应用可以与传统的文物修复和复制工艺的结合,为我们在文物的保护修复和陈列展示工作提供了更多的便利性和选择性。

    1)三维扫描和3D打印能提高我们文物修复和复制过程中对器物精度的要求,使修复文物和复制品更加忠于器物原型。

    2)利用3D扫描和打印技术,可以避免直接在修复和复制的文物上进行开模和塑形,对文物造成不必要的人为伤害。

    3)在展厅陈列手段上,可以将原残缺的展品和通过三维技术复原的展品模型同时在展厅陈列,让游客对残缺部分的修复有自我的想象和意见,展示馆藏品的互动性。

    4)与传统文物复制和仿制相比,从三维扫描到3D打印,缩短了树脂模具的制作过程,提高了模具制作的工作效率。

    33D技术应用实例

    三星堆青铜面具,这是一种典型的二分法对称的器物。假如面具一侧的耳部缺失,那么我们可以使用三维扫描仪采集面具现存的三维数据,由器物对称的原则,通过三维处理软件将残缺部位的耳部进行还原,这样可以获得一个器型完好的青铜面具三维模型,然后将该模型由3D打印机按原比例大小打印出来,将原青铜面具和修复完好的面具模型同时在展厅内进行陈列展示,这样观众可以在博物馆的展厅内看到原文物的真实性。

    另外,我们还可以只针对残缺的耳部进行3D打印,将打印出来的残缺耳部模具进行开模、制蜡、浇铸,然后与原青铜面具进行补配拼接修复,使青铜面具修复完整。这样避免了传统修复工艺直接在需修复的青铜面具上进行开模和塑形所带来的二次伤害,是对原文物很好的一种保护。

 

三、3d技术在博物馆应用中存在的制约因素

    目前三维扫描仪和3D打印机也是近年来才在博物馆等文博单位引进使用,在实际应用过程中主要面临的还是人才培养、模具成本、技术要求等方面问题

    1)技术人才。3D技术在博物馆应用上还属于新技术,面临的最大制约在于设备操作人才的培养上操作人员对设备和软件的熟练度决定了可以将三维扫描和3D打印应用到何种范围和程度。特别是博物馆文物不可再生的特殊性,对设备操作人员要求更高,不仅需要有软件图形处理能力,对文物历史有所了解,还需要有一定的文物保护修复知识,这些都是新技术在人员与设备磨合过程中存在的难点。新设备新技术要想在博物馆文物修复领域内获得一定的成果需要人员的储备和技术的沉淀。

    2)打印材料的成本3D打印机模型材料和支撑材料,与传统修复和复制所制作出来的模型相比,存在成本过高的问题,限制了日常打印器物模型的使用频率。

    3)模型材料普遍存在色彩较单一的情况,打印出来的模型如果在博物馆展厅内展示,需要对模型进行随色,使模型与文物在展厅环境中协调一致。

    四、3D技术与传统修复工艺的结合

    3D打印技术在博物馆传统文物修复手工劳动中只能实现一部分的帮助,例如传统文物修复中的拼对、粘接、随色、保护,这些都需要人手工去实施,所以3D打印技术是对传统文物修复手工劳动的一种完善和提高。

    传统的文物修复和复制工艺是我们继承老一辈文物修复工作者的一笔宝贵财富,3D打印技术在博物馆实际应用上也有其明显的优点,因此我们不应该摒弃传统手工修复和复制工艺,而是将传统技术和先进科学两者相结合,优势互补,享受科学进步给我们传统修复工艺带来的便利和成果。



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