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)。