張巖 李沛漪 王志明 沈禹含

摘 要：文物是中華文化之瑰寶，記載著歷史的興衰與成敗，具有重要的歷史價值與科學研究價值。然而，傳統(tǒng)的文物修復方式大多需要直接接觸文物，且效率低，質地脆弱，不適用大面積缺損的文物，不利于文物的保護與科學研究。三維掃描與3D打印技術憑借精度高、不破壞、效率高等優(yōu)勢應用于博物館展品復制、文物保護修復等方面。介于三維掃描與3D打印的種種優(yōu)勢，筆者結合實例，進一步探索將現(xiàn)代數(shù)字技術運用于文物修復工作中的可能性。

關鍵詞：三維掃描;3D打印;文物修復;3D打印后期處理

“陶瓷”是人類利用黏土礦物或巖石等多種自然資源，經過火燒制成的技術成果。它與人類歷史文明有著十分密切的關系，尤其是我國瓷器的發(fā)明及其工藝和技術的輝煌成就，對人類的生活與文化都曾作出過很大的貢獻，具有歷史，藝術，科學價值。

古代陶瓷修復以實用價值為主，傳統(tǒng)的修復方式為金繕或鋦瓷。所謂金繕，就是用大漆黏合碎片或補充缺口，并在漆表面敷上金粉或者貼上金箔。鋦瓷是用金剛鉆鉆孔，用鋦釘把瓷片抓牢，制作工藝繁復，需要專門的手藝工匠傳承人，鋦瓷需要直接在文物上開孔，造成不可逆的傷害。

現(xiàn)代陶瓷文物修復采用石膏翻模的方式，步驟為：第一，清洗（清洗掉文物表面的污物凝結物等，出水文物需要清洗脫鹽，用特定溶液將陶瓷的有害鹽去除）;第二，粘接（用黏合劑將器物破損或斷裂的部位重新黏合在一起，使之恢復為一個整體）;第三，配補（需要用到的材料有石膏粉、環(huán)氧樹脂、滑石粉等，先將橡皮泥翻模，填入膏狀物定型，固化后，將多余堅硬部分修補平整，補缺后用木砂紙打磨平整，縫隙處用瓷器膩子填平，最后用細致水磨砂紙磨平）;第四，上色（經上述步驟后與原色有較大差距，用礦物質顏料進行上色處理，改變色差）。傳統(tǒng)的修復方式工藝繁復，石膏翻模的方式需要將文物進行翻模制作，需要直接接觸文物，不利于文物保護，且石膏機械強度低，質地脆弱，所以石膏翻模的方式并不適用于大面積缺損文物的修復。

隨著3D打印技術的發(fā)展以及在各個領域的廣泛運用，將傳統(tǒng)文物修復與現(xiàn)代新興技術相結合，利用現(xiàn)代的數(shù)字化手段進行新的嘗試，一方面減少人為的破壞;另一方面為文物的保護修復與陳列展示工作提供更多的選擇性。

1 三維掃描與3D打印技術運用在文物修復方面的重要性

文物是中華文化之瑰寶，記載著中華民族的興衰成敗，具有重要的歷史價值和科學研究價值。但是，在幾千年的光陰中，許多珍貴的文物就算抵得住自然的侵蝕，也難逃人為的破壞。對破損的文物碎片進行修復，還原出原本的風貌與信息，一直是科學家和考古學家亟待解決的問題。

隨著信息化社會的不斷進步，3D技術及其包括的數(shù)字化采集技術、數(shù)據處理技術、感知技術等現(xiàn)代先進技術，更符合古代文物修復原則中的可逆性原則、可辨識性原則與可干預性原則，可以將數(shù)字保護的方式應用于博物館展品復制、文物保護修復等方面。運用3D技術修復文物有以下優(yōu)勢：

第一，精度高。三維掃描和3D打印相比傳統(tǒng)造物方式，能提升文物修復的精度。

第二，不破壞。使用非接觸式掃描，不直接在文物上進行修復，避免人為損壞。

第三，效率高。3D打印又稱“快速制造”，相比傳統(tǒng)文物修復工序制作周期短，減少了煩瑣的器物塑性、仿制制作工序，提高了模具制作的工作效率。

2 利用3D打印技術修復文物主要有四個步驟

一是高精度三維數(shù)據的準確獲取;二是三維軟件的運用;三是3D打印成型;四是后期上色處理。

3 步驟簡述

結合這件燭臺，進一步闡述修復過程。

此燭臺缺失部分較大，且有兩部分缺損，我們利用三維掃描與3D打印技術將缺失部分復原。

第一，掃描。由于三維掃描技術可以實現(xiàn)非接觸性測量和數(shù)據采集，具有便攜、高效、精準的特點，能夠獲得燭臺三維數(shù)字模型，此模型能夠對接多個建模軟件進行修復，具體步驟是將掃描儀用三腳架固定，利用轉臺工具進行掃描，掃描后生成三維模型。

第二，修復。將模型導入3Dmax建模軟件，由于文物缺損部分為兩大塊，我們分開進行修復，在3Dmax里切出橫截面，沿中線轉出完整燭臺模型。

再導入Zbrush將多余部分修剪掉，獲得要打印的修復模型形狀。

第三，打印。打印的機器有很多種，比較常規(guī)的用于文物修復的是光敏樹脂，也就是液化打印，是通過激光在液體樹脂上固化成型，精度為0.05mm。相比起熔融沉積和粉末燒結成型，光敏樹脂有著良好的精度，層紋較少，表面光滑，有利于后期表面處理。

第四，修復檢測。用砂紙將打印好的模型表面的支撐去除，然后將模型與要修復的建盞進行拼合，為了更好地測試建盞與模型是否完全吻合，可將水倒入拼合好的碗中，用手掌將碗握住，若沒有水流下，表明模型打印成功。若偏差不大，也可用補土進行修補。

第五，粘接。將模型與建盞用樹脂膠粘接好。

第六，打磨。分別用400、600、800目的砂紙對模型表面進行打磨，如有破損可以用補土修整，將表面的層紋、砂紙紋打磨平整。打磨好后噴一層灰色補土，若在灰色補土下有明顯的層紋、砂紙紋痕跡，繼續(xù)打磨至看不到紋路為止。

第七，上色。用硝基漆、噴槍、勾線筆等工具進行后期表面上色處理。

4 結語

雖然3D打印在文物修復方面有明顯的優(yōu)勢，但是拼接、打磨、上色等工作都需要借助傳統(tǒng)文物修復手法來進行，在修復過程中還會運用到部分傳統(tǒng)文物修復的經驗，所以與其說3D技術是一種新的文物修復手段，不如說3D技術是傳統(tǒng)文物修復手法的補充和完善。

因此，我們不應該完全摒棄傳統(tǒng)文物修復手藝，而是革故鼎新，將傳統(tǒng)技術與現(xiàn)代手段相結合，為我國建設文化強國添磚加瓦。

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作者簡介：張巖（1978—），男，北京人，研究生，副教授，研究方向：藝術設計（數(shù)字媒體）。

李沛漪（1995—），女，山東淄博人，研究生，研究方向：藝術設計（數(shù)字媒體）。

王志明（1993—），男，河南焦作人，研究生，研究方向：藝術設計（數(shù)字媒體）。

沈禹含（1994—），女，北京人，研究生，研究方向：藝術設計（數(shù)字媒體）。