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      增材制造技術如何應用于文物修復? ——中國國家博物館調研實記

      發布日期:2021-05-22 20:56 瀏覽次數:

      增材制造技術(又稱“ 3D打印”)作為21世紀具有顛覆性的技術之一,其在文物保護領域的潛在價值正逐漸被挖掘出來。三維掃描和打印技術為文物保護和修復提供了全新的解決方案,越來越多的博物館和文物修復工作者已經采用增材制造技術開展工作。

      作為國內為數不多的擁有增材制造設備的單位,中國國家博物館在運用增材制造技術進行文物仿制、文物修復和包裝支撐等方面開展了相關研究。

      文物仿制

      傳統翻模仿制工藝需要與文物直接接觸,不僅精度不高,而且接觸過程中可能會對文物造成二次傷害。因此,在文物仿制中,研究人員采用了3D打印技術,首先對文物進行三維掃描建模后,再進行打印輸出,最后結合傳統的技藝完成文物的仿制。

      中國國家博物館文物科技保護中心張鵬宇介紹說:得益于文物信息化工作的持續開展,研究人員將掃描的三維數模,利用立體光固化技術打印,制作出精度極高的光敏樹脂仿品,再經過傳統后處理方式,可以制作出幾乎一模一樣的文物仿制品。

      國家博物館通過增材制造技術對鎏金“中國大寧”銅鏡進行復仿制

      這些仿品在尺寸比例、細節還原和精度把控上都表現得非常完美,可在多地的不同展館陳列展示,擴大了藏品展示空間,實現了藏品資源共享,有利于進一步增進文化交流。

      文物修復

      在文物修復方面,國博也在積極探索,現正基于課題有序開展相關研究。文物修復的難點主要在于材料,用于修復的材料需要與文物本體材料保持一致,但現有增材制造專用材料牌號較少,不足以滿足應用;另外,軟件也是制約因素之一,三維掃描的數模有幾十上百G大小,現有三維預處理軟件很難處理如此龐大的數據;第三個制約在于精度,很多文物的精度是微米級,倒角處的細節需要與文物原件保持相同,這對增材制造提出了更高的要求。

      包裝支撐

      增材制造的第三個典型應用場景是包裝支撐,尤其是針對一些易碎瓷器、陶器和一些局部非常脆弱的文物,通過增材制造技術生產出符合文物外形的保護罩或箱體內膽,可貼合在文物表面,有效避免文物在運輸過程中的損傷。今年3月份三星堆遺址發掘時,考古人員就采用類橡膠材質對文物進行了出土防護。

      考古發掘人員通過增材制造保護罩進行三星堆銅尊提取

      據了解,目前國內只有少數博物館擁有增材制造設備,具備獨立打印能力,多數博物館仍采用外部協作的方式,與相關企業或高校合作完成文物修復保護工作。

      整體來看,增材制造技術比傳統工藝的復制精度更高,周期更短,但目前仍處于應用的初期階段,隨著文物信息化的發展和增材制造技術的不斷進步,相信很多制約因素將會迎刃而解。據悉,現在有越來越多的文物保護機構使用增材制造技術開展文物保護工作,希望能有更多的材料商和裝備商加大研發和創新力度,共同為國家文物保護工作貢獻一份力量。


      作者簡介

      郭丹,中國增材制造產業聯盟秘書,北京艾迪智聯科技有限責任公司產業研究師,主要從事增材制造、智能制造等產業的發展戰略及規劃研究,支撐工業和信息化部、商務部等部委相關司局工作。

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