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3D打印助力考古哈佛专家用其修复文物

2019-03-03 04:02:19

3D打印助力考古:哈佛专家用其修复文物 除了在工业设计、艺术创作、立体照相领域有所作为,3D打印技术也开始在考古等严肃领域大展拳脚了: 通过立体扫描、粉末叠加来复原文物、修复残片,这都是 3D 打印技术的 拿手绝活 。

对于 3D 打印技术来说,要实现在月球打印住宅、精确复制人体器官尚需时日。但如果你认为 3D 打印技术目前还只能充当设计师和新潮玩家的一剂生活调味品,那就大错特错了。“除了在工业设计、艺术创作、立体照相领域有所作为,3D 打印技术也开始在考古等严肃领域大展拳脚了。”在上海市激光技术研究所技术服务工程师王尧的眼中,3D 打印不只是一项新鲜好玩的技术。“通过立体扫描、粉末叠加来复原文物、修复残片,这都是 3D 打印技术的‘拿手绝活’。”王尧在上海科技馆担任 3D 技术讲解员,说到这些内容,好奇的观众将他团团围住。

正在上海科技馆举行的“3D 打印世界”展览,会让你看到 3D 技术应用中不为人知的领域。

在电影《十二生肖》中,成龙扮演的文物贩子用 3D 扫描仪全面扫描兽首之后,络另一端的同伙收到他发来的数据,便迅速地克隆出一模一样的文物复制品。其实,这并不是电影夸张的桥段。一些考古学家的确动用了这种全新的方式,寻求在研究工作上有所突破。

多年前,哈佛大学闪族博物馆 (Semitic Museum) 的考古人员从位于伊拉克的古城约尔干 (Yorghan Tepe) 挖掘出一座庙宇遗迹。据历史学家的考证,早在 3300 年前,亚述人在进攻古城时,将这个庙宇中的神器统统砸碎摧毁,并且掩埋于地下。而这些古时的暴徒绝不会料到,在 3300 年之前的现代社会,有人将会利用 3D 打印技术修复这些曾经湮灭于历史中的珍宝。

博物馆的考古专家约瑟夫·格林 (Joseph Greene) 选择从其中一只身长 2 英尺的陶瓷狮子入手。这只陶瓷狮子身体大部分都已经损坏,只有前爪和后肢还保存完整。经过几轮的筛选,他们认为,宾夕法尼亚大学所珍藏的一只同时代、保存完整的陶瓷狮子,应该与手头的残片有几分相似。于是,通过 3D 扫描和打印技术,他们克隆出了宾夕法尼亚大学的狮子,然后,将狮子切割成几个部分,与破损的陶瓷狮子进行拼合。接着,他们又用 3D 扫描技术,将拼合的结果输入数据库,以数字虚拟软件调整狮子的模型,再将模型打印出来细细揣摩。

“判断修复结果是否合情合理,不仅要靠数据信息,也要凭借经验仔细观察实物。”尽管虚拟现实技术已经有了很大的发展,但和很多考古专家一样,约瑟夫坚持,在修复文物时必须手工操作实物。这是考古学界沿用已久的技法,但把玩实物有太多的客观条件限制。实物的珍贵与稀缺的特质,大大制约了考古学家发挥想象力。“所以,最理想的条件就是把模型修改的结果一遍一遍打印出来,根据实物来调整。”几经修改,反复打印模型,这些考古专家终于找到了合理的方案。

初战告捷,约瑟夫·格林特别激动,“一百年以来,考古学家为了研究某个雕像,必须辗转世界各地。而现在,有了 3D 打印技术,我们足不出户就能把世界上任何角落的雕像‘打印’出来仔细研究。”不仅是闪族博物馆,美国华盛顿的史密森尼博物院 (Smithsonian Institution) 也在积极筹划用 3D 技术“克隆”古生物化石的计划。

2011 年,在史密森尼博物院工作的尼克·佩尔森 (Nick Polson) 博士,在智利发现了巨大的鲸鱼化石。按照以往的做法,科学家出于科研需要,会将化石分块。这对化石本身的损耗太大。“经过讨论,我们决定用 3D 打印技术,将化石以 1∶1 的比例打印出来。复制品既可以作为博物院的展品,也可以作为科学家研究的模型,仿真精确度相当高。”

无独有偶,英国地质调查局 (British Geological Survey) 于近期决定全面开放他们的化石数据库,将其中收藏的 300 多万块化石标本全部进行 3D 扫描,生成 3D 打印文件。只要家里有精度足够的 3D 打印机,任何古生物学家乃至业余化石爱好者都能从站上下载这些文件,打印出这些化石标本的复制品。调查局考古科学部负责人珍·埃文斯 (Jane Evens) 坦言:“研究化石,哪有人愿意只看电脑屏幕,即使虚拟技术再真实,也替代不了化石握在手上的触感。”和珍一样,很多考古专家都认为,通过数字模型与 3D 打印技术的结合,古生物化石有望永久保留下去,甚至成为大众的家藏,对科学普及裨益甚多。

或许,对于考古学界来说,3D 打印技术犹如一场及时雨。“在 3D 打印技术出现之前,仿制文物以及修复文物,都要在文物原件上覆一层软泥,工匠以此为基础才能制造蜡模。但这种传统手法多少会让文物受到污损。至于那些诸如绢帛、绸缎、陶俑等特别脆弱的文物,几乎不敢怎么动。”四川广汉三星堆博物馆文物保护部副部长余健告诉《第一财经》,他们是国内第二家引进 3D 扫描仪和打印机的文博单位。利用这套系统,他们的工作效率不仅大大提高,而且工作人员在文物保护方面的负担也减轻了很多。

“以往,我们使用传统的人工描线来制作模具。制作一件简单的青铜器仿制品,大约需要花去一个熟练工匠一个月的时间。”余健说,有了 3D 打印机,他们只要用一个多星期扫描、打印、建模,

之后的一个多星期将打印出来的零件组装起来。“其中,打印一个青铜器部件需要 10 小时,比我们手工复制要快很多倍。整个过程总的算来,要比原来节约一半的时间。最重要的是,复制和修复的误差几乎为零,对文物的损耗也几乎为零。”

来源:第一财经

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