對於(yu) 3D打印技術來說,要實現在月球打印住宅、精確複製人體(ti) 器官尚需時日。但如果你認為(wei) 3D打印技術目前還隻能充當設計師和新潮玩家的一劑生活調味品,那就大錯特錯了。“除了在工業(ye) 設計、藝術創作、立體(ti) 照相領域有所作為(wei) ,3D打印技術也開始在考古等嚴(yan) 肅領域大展拳腳了。”在上海市激光技術研究所技術服務工程師王堯的眼中,3D打印不隻是一項新鮮好玩的技術。“通過立體(ti) 掃描、粉末疊加來複原文物、修複殘片,這都是3D打印技術的‘拿手絕活’。”王堯在上海科技館擔任3D技術講解員,說到這些內(nei) 容,好奇的觀眾(zhong) 將他團團圍住。
正在上海科技館舉(ju) 行的“3D打印世界”展覽,會(hui) 讓你看到3D技術應用中不為(wei) 人知的領域。
在電影《十二生肖》中,成龍扮演的文物販子用3D掃描儀(yi) 全麵掃描獸(shou) 首之後,網絡另一端的同夥(huo) 收到他發來的數據,便迅速地克隆出一模一樣的文物複製品。其實,這並不是電影誇張的橋段。一些考古學家的確動用了這種全新的方式,尋求在研究工作上有所突破。
多年前,哈佛大學閃族博物館(Semitic Museum)的考古人員從(cong) 位於(yu) 伊拉克的古城約爾幹(Yorghan Tepe)挖掘出一座廟宇遺跡。據曆史學家的考證,早在3300年前,亞(ya) 述人在進攻古城時,將這個(ge) 廟宇中的神器統統砸碎摧毀,並且掩埋於(yu) 地下。而這些古時的暴徒絕不會(hui) 料到,在3300年之後的現代社會(hui) ,有人將會(hui) 利用3D打印技術修複這些曾經湮滅於(yu) 曆史中的珍寶。
博物館的考古專(zhuan) 家約瑟夫·格林(Joseph Greene)選擇從(cong) 其中一隻身長2英尺的陶瓷獅子入手。這隻陶瓷獅子身體(ti) 大部分都已經損壞,隻有前爪和後肢還保存完整。經過幾輪的篩選,他們(men) 認為(wei) ,賓夕法尼亞(ya) 大學所珍藏的一隻同時代、保存完整的陶瓷獅子,應該與(yu) 手頭的殘片有幾分相似。於(yu) 是,通過3D掃描和打印技術,他們(men) 克隆出了賓夕法尼亞(ya) 大學的獅子,然後,將獅子切割成幾個(ge) 部分,與(yu) 破損的陶瓷獅子進行拚合。接著,他們(men) 又用3D掃描技術,將拚合的結果輸入數據庫,以數字虛擬軟件調整獅子的模型,再將模型打印出來細細揣摩。
“判斷修複結果是否合情合理,不僅(jin) 要靠數據信息,也要憑借經驗仔細觀察實物。”盡管虛擬現實技術已經有了很大的發展,但和很多考古專(zhuan) 家一樣,約瑟夫堅持,在修複文物時必須手工操作實物。這是考古學界沿用已久的技法,但把玩實物有太多的客觀條件限製。實物的珍貴與(yu) 稀缺的特質,大大製約了考古學家發揮想象力。“所以,最理想的條件就是把模型修改的結果一遍一遍打印出來,根據實物來調整。”幾經修改,反複打印模型,這些考古專(zhuan) 家終於(yu) 找到了合理的方案。
初戰告捷,約瑟夫·格林特別激動,“一百年以來,考古學家為(wei) 了研究某個(ge) 雕像,必須輾轉世界各地。而現在,有了3D打印技術,我們(men) 足不出戶就能把世界上任何角落的雕像‘打印’出來仔細研究。”不僅(jin) 是閃族博物館,美國華盛頓的史密森尼博物院(Smithsonian Institution)也在積極籌劃用3D技術“克隆”古生物化石的計劃。
2011年,在史密森尼博物院工作的尼克·佩爾森(Nick Polson)博士,在智利發現了巨大的鯨魚化石。按照以往的做法,科學家出於(yu) 科研需要,會(hui) 將化石分塊。這對化石本身的損耗太大。“經過討論,我們(men) 決(jue) 定用3D打印技術,將化石以1∶1的比例打印出來。複製品既可以作為(wei) 博物院的展品,也可以作為(wei) 科學家研究的模型,仿真精確度相當高。”
無獨有偶,英國地質調查局(British Geological Survey)於(yu) 近期決(jue) 定全麵開放他們(men) 的化石數據庫,將其中收藏的300多萬(wan) 塊化石標本全部進行3D掃描,生成3D打印文件。隻要家裏有精度足夠的3D打印機,任何古生物學家乃至業(ye) 餘(yu) 化石愛好者都能從(cong) 網站上下載這些文件,打印出這些化石標本的複製品。調查局考古科學部負責人珍·埃文斯(Jane Evens)坦言:“研究化石,哪有人願意隻看電腦屏幕,即使虛擬技術再真實,也替代不了化石握在手上的觸感。”和珍一樣,很多考古專(zhuan) 家都認為(wei) ,通過數字模型與(yu) 3D打印技術的結合,古生物化石有望永久保留下去,甚至成為(wei) 大眾(zhong) 的家藏,對科學普及裨益甚多。
或許,對於(yu) 考古學界來說,3D打印技術猶如一場及時雨。“在3D打印技術出現之前,仿製文物以及修複文物,都要在文物原件上覆一層軟泥,工匠以此為(wei) 基礎才能製造蠟模。但這種傳(chuan) 統手法多少會(hui) 讓文物受到汙損。至於(yu) 那些諸如絹帛、綢緞、陶俑等特別脆弱的文物,幾乎不敢怎麽(me) 動。”四川廣漢三星堆博物館文物保護部副部長餘(yu) 健告訴《第一財經日報》,他們(men) 是國內(nei) 第二家引進3D掃描儀(yi) 和打印機的文博單位。利用這套係統,他們(men) 的工作效率不僅(jin) 大大提高,而且工作人員在文物保護方麵的負擔也減輕了很多。
“以往,我們(men) 使用傳(chuan) 統的人工描線來製作模具。製作一件簡單的青銅器仿製品,大約需要花去一個(ge) 熟練工匠一個(ge) 月的時間。”餘(yu) 健說,有了3D打印機,他們(men) 隻要用一個(ge) 多星期掃描、打印、建模,之後的一個(ge) 多星期將打印出來的零件組裝起來。“其中,打印一個(ge) 青銅器部件需要10小時,比我們(men) 手工複製要快很多倍。整個(ge) 過程總的算來,要比原來節約一半的時間。最重要的是,複製和修複的誤差幾乎為(wei) 零,對文物的損耗也幾乎為(wei) 零。”
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