全球化的工程技術公司Renishaw與(yu) 倫(lun) 敦格洛斯特大教堂以及維多利亞(ya) -阿爾伯特博物館(簡稱V&A)合作,利用增材製造技術和金屬粉末原材料“複刻”出了12世紀的格洛斯特燭台。您可以在V&A博物館中看到格洛斯特燭台的原件,而由Renishaw製作的複製品則在格洛斯特大教堂中使用和展出。
格洛斯特燭台是12世紀初期英國金屬製品中非常罕見的佳品。它的三角形底座與(yu) 一對德國早期的燭台有著很多相似之處,但後者是采用失蠟工藝為(wei) 德國主教BernwardvonHildesheim製作的。可以設想:當時的工匠在製作這些燭台時受到了奧斯曼文化的影響。

雖然我們(men) 還不知道製作英國格洛斯特燭台的工匠名字,但燭台上的銘文清楚地告訴我們(men) :這一燭台是1107年至1113年之間AbtPeter先生送給St.Peter教堂(今天的格洛斯特大教堂)的禮物。在1122年的一場大火後,燭台最早落到了LeMans大教堂的手中,一直保留到法國大革命時代,之後就消失在人們(men) 的視野中了。19世紀,一家當地的二手書(shu) 店將此燭台賣給了收藏家Saltykov親(qin) 王。最終,維多利亞(ya) -阿爾伯特博物館從(cong) 他手中得到了燭台。如今,維多利亞(ya) -阿爾伯特博物館擁有全球最多的工藝美術收藏品。

倫(lun) 敦維多利亞(ya) -阿爾伯特博物館中展示的格洛斯特燭台。
但到目前為(wei) 止,格洛斯特燭台還無法回到自己真正的家⸺格洛斯特大教堂。格洛斯特大教堂負責主教管區秘書(shu) 室的教士CeliaThomason女士回憶道:“當我第一次來到格洛斯特大教堂時,我就夢想著把格洛斯特燭台拿回來,而不僅(jin) 僅(jin) 是擺著一張照片。但我也知道:這隻是一個(ge) 美好的幻想。”在Renishaw公司與(yu) 維多利亞(ya) -阿爾伯特博物館的通力合作下,最終誕生了用金屬粉末和增材製造技術複製的燭台。
3D激光掃描儀(yi) 采集幾何形狀數據

左起:Renishaw 公司客戶培訓經理 Paul Govan 先生, 格洛斯特大教堂主教管區秘書(shu) 室的教士 Celia Thomson 女士和格洛斯特大教堂檔 案保管員 Rebecca Phillips 女士。
首先是利用3D激光掃描儀(yi) 對原格洛斯特燭台進行掃描,采集燭台複雜的幾何形狀數據、緊密纏繞的葉片數據和奇妙的生物數據,以便能夠實現精確的數字化複製。正如數字化專(zhuan) 家AmeliaKnowlson博士所說的那樣:“最困難的工作是40多個(ge) 不同方位的找準工作,每個(ge) 點雲(yun) 都必須完全對準原來的位置,並生成3D圖像。這是一個(ge) 相當漫長的掃描過程,需要多個(ge) 參考圖像。為(wei) 了確保準確性就需要自動和手動進行調整。”
掃描時,將燭台分為(wei) 三個(ge) 部分,每個(ge) 部分都分段掃描,以確保掃描到燭台的所有表麵。“在掃描像格洛斯特燭台這樣複雜而又有很高價(jia) 值的物體(ti) 時,確保在移動過程中掃描到燭台各個(ge) 不同的位置與(yu) 確保不損傷(shang) 高價(jia) 值文物之間的平衡是一件非常困難的事情。”Knowlson博士補充說道。Knowlson博士還是Leeds大學的兼職講師,同時也是“策展人、設計師、創造者”公司的創始人,這家公司是一家專(zhuan) 注於(yu) 文物3D掃描的專(zhuan) 業(ye) 技術公司。
高性能激光器將鋁質粉末打印成燭台
根據激光掃描得到的數據,Renishaw公司采用逐層打印的增材製造技術用鋁質粉末打印出了格洛斯特燭台的複製品。打印時使用的是Renishaw公司製造的RenAM500QMultilaser-AM係統。它有4個(ge) 500瓦的高性能激光器,所有的激光器都可以同時進入塗覆了打印粉末的工作麵進行激光燒結。RenAM500Q有著明顯更高的打印速度,明顯更高的生產(chan) 效率。自動布粉裝置,可以連續地塗覆打印粉末,縮短了增材製造的操作時間並確保了很高的係統安全性。

在 Renishaw 公司研發生產(chan) 的 RenAM 500Q 型3D打印機的逐層打印下,著名的格洛斯特燭台獲得了重生。
“由於(yu) 格洛斯特燭台的結構極為(wei) 複雜,因此隻能采用增材製造技術進行複製。”Renishaw公司客戶培訓經理兼項目主管PaulGovan先生說道。在這一增材製造過程中,粉末材料的選擇有著舉(ju) 足輕重的關(guan) 鍵作用:最初計劃使用的鈦合金粉末被放棄了,取而代之的是使用延展性更好的鋁質粉末。“在將鈦合金粉末改為(wei) 鋁質粉末之後,Renishaw公司的增材製造工程師們(men) 能夠打印出更加細膩的燭台細節。”Gevan先生解釋說。更巧的是:真正的格洛斯特燭台就是用含銀量很高的黃銅合金鑄造而成的,選用鋁質材料打印使複製品更加接近原始的格洛斯特燭台。
壯觀的曆史文物又回來了
借助於(yu) 3D打印技術,參觀格洛斯特大教堂的觀眾(zhong) 們(men) 現在可以親(qin) 身體(ti) 驗壯觀的曆史文物了。最近,英國廣播公司BBC也通過電視報道的形式向這一獨特的複製工作表達了敬意。Renishaw公司利用先進的增材製造技術重現了12世紀英國的傑作,也證明了增材製造技術在采集和複製結構複雜的曆史珍品和古董方麵有著巨大的應用潛力。盡管真正的格洛斯特燭台並沒有回到大教堂,但Thomson女士也覺得實現了她的夢想:“在現代技術的幫助下我們(men) 有了非常精妙的複製品。從(cong) 這一複製品中,您會(hui) 看到它所有精美絕倫(lun) 的細節。”
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