3D打印何以再現千年文物？
從8月1日起至4日，陜西歷史博物館每日都將在館內游客中隨機邀請3批共60人進入文物修復室，在開放的實驗室中近距離了解文物保護修復的各種技術、方法，作為全國首個以文物修復工作為主題的展覽——《巧手良醫——陜西歷史博物館文物保護修復工作展》的第一階段。
第二階段從8月5日開始，展覽則由實驗室轉向普通展廳，展覽內容也從“文物修復工作觀摩”變為“布展工作觀摩”，仍將采取隨機邀請的方法，向更多的人展示文物保護修復及博物館布展工作。
第三階段從8月20日開始，展覽將正式對公眾開放，除了常規展覽外，還將推出“傳統壁畫制作工藝展示”、“體驗工作坊”、“博物館之友活動”、“展覽講座”等內容，并一直持續到10月30日。
電影《十二生肖》中，成龍扮演的文物販子掃描完獸首后，他的同伙很快便復制出一個一模一樣的復制品。或許很多人以為這只是電影的夸張橋段，不過在文物修復中，3D打印技術已將這些變成了現實。
近日，歷時一年籌備的“巧手良醫陜歷博文物保護修復工作展”開幕。
在這次展覽上將會展出金屬、陶瓷、石質、紙質、壁畫等多種不同材質的文物。
聽起來似乎與其他文物展覽沒什么區別，實際上“別有用心”——這次展覽將首次向公眾揭示了文物保護修復理念、流程，文物相對應的信息，以及各種修復儀器在文物中的應用。
而博物館這些“背后的神秘”皆來源于3D打印技術。
3D打印如何修復文物？有哪些難點？打印出來的文物是否和原物一樣……
3D打印如何修復文物？
據專業人士介紹，3D打印技術在原理上并不復雜，就是一個獲取數據，再打印實物的過程。
具體如何操作？首先需要有3D立體模型圖，然后配套的軟件會把這張圖上的物體數據模型進行一系列數字切片，這些切片信息傳送到打印機，打印噴頭根據切片信息，一層層極薄地堆疊出立體物件。
陜西歷史博物館實驗室李文怡告訴記者，在她們的博物館主要應用在兩個方面：一是對于無法翻模或不適于翻模的文物進行復制，二是用于局部殘缺文物的修復。
“傳統的文物復制一般直接在文物上翻模，對于不適于翻模的文物（如表面有彩繪、陶質文物）則采用粘土塑形復制。”不過，李文怡說這樣的復制方法會造成兩種不利影響，“首先是翻模材料殘留在文物表面，對文物造成污染；其次塑形與文物不能達到百分之百的一致。”
“結合三維掃描技術的3D打印可以很好的解決這些問題。”李文怡解釋，首先使用三維掃描技術獲得復制文物的三維模型，再使用3D打印獲得復制品，再在復制品上翻模復制，就可以批量制作。
對于殘缺文物的修復，李文怡表示：“首先要獲得殘缺處的三維模型。例如陶俑有一足缺失，根據分析，應與另一足形狀相同，可以掃描另一足外形打印后用作補全的依據。再如瓷碗口沿缺失局部，而缺失處整體弧度與其他部分是完全相同的，也可通過復制其他部分來進行文物修復。個別材質的文物（如瓷器）還可直接利用打印品進行文物補全。”
3D打印文物難在哪兒？
據陜西歷史博物館保管部文物保護科副科長盧軒介紹，3D打印技術很早就開始應用于文物修復領域。“要像電影里演的那樣復制出一件一模一樣的文物，就現在的技術而言，完全是有可能的。”
不過在打印過程中難免會遇到一些難題。
李文怡說：“首先要明確一下，3D打印不應是單獨存在的，它應與三維建模共生的，有三維模型才有三維打印。要獲得成功的打印品是建立在完美的三維模型基礎上的，而三維模型的建立則需要一定的計算機基礎和細致的三維建模過程。”
據了解，以前制作文物復制品，需要對文物進行翻模，之后再制作，對文物損害比較大。而3D打印則先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區”成逐層的截面，從而指導打印機逐層打印。
“3D打印是通過逐層疊加的方式獲得立體模型的，每層的進量很少，10厘米的高度可能需要打印一天的時間，這個過程可以暫停，但不可突然斷電，要求有人員值守。整個打印過程很慢。”李文怡說。
據了解，3D打印機通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個實體。這決定了3D打印技術幾乎可以造出任何形狀的物品。傳統制造通常是在一大塊原材料上切除不需要的部分，像是在“做減法”，而3D打印制造就像是“做加法”，按照電腦的設計，把需要的部分堆疊加出來。除此之外，掃描和打印所花費的時間，與文物本身的大小也有關系。
3D打印能否完美重現文物？
在陜西歷史博物館的文物修復室中，一件清代誥命夫人的鳳冠格外引人注目，而它最初是被隨意塞進一個木盒子里的，經過一番修復基本恢復了曾經的樣子。
據了解，這件文物使用了傳統的點翠工藝制成——先用金或鎦金的金屬做成不同圖案的底座，再把翠鳥背部亮麗的藍色的羽毛仔細地鑲嵌在座上。
“最讓我們頭疼，無疑是冠上的珠子了。”盧軒說，“首先珠子大小不一，太細的線怕不結實，太粗的線又穿不進去。其次，目前我們還沒有摸清珠子排列的規律，不知道怎么排合適。”
所以對這件文物的修復，不得不比原計劃有所推遲，修復人員只能靠翻閱相關資料，并請教領域內的專家，盡快找到破解的辦法。“科技不是萬能的，人的經驗仍然是最重要的。”盧軒表示。
李文怡告訴記者，3D打印技術還有一項十分明顯的優勢，“它可以根據需要調整打印品的比例，可以輕易的獲得文物二分之一、三分之一……的比例，這在傳統復制上是很難甚至根本無法做到的。”
“3D打印相對與傳統復制，其與文物是非接觸式的，最大程度降低對文物的再損害。此外，3D打印的模型一旦獲得是獨立于文物之外的，可以像我們復印文件一樣，獲得完全相同的打印品，甚至可以獲得細微紋飾的形貌。”李文怡說。
據盧軒介紹，他們前不久打印長11厘米、高11.5厘米的“國寶文物金怪獸”，用了14個小時，之后還用了一個多小時沖洗。通過3D打印出來的復制品，和文物原件幾乎沒有誤差。
有不少人認為，3D打印出的文物和原物有本質的區別。對此，李文怡表示：“這么說是對的。實際上我們已經可以獲得與文物一模一樣的外形，但很難通過打印獲得與文物一模一樣的材質，更別提歲月在文物上留下的印記和賦予文物獨特的韻味，這些是無法復制的。”
■ 延伸閱讀
文物也有了“體檢報告”
《黃帝內經》里提出了“上醫治未病”的觀點，即好的大夫是能夠預防疾病的人。同樣要做一名好的“文物醫生”，不能僅僅停留在傳統的搶救性修復上，也要重視文物的預防性修復。X光、離子色譜這些現代科技便派上了用場，為每一件文物定制屬于自己的“體檢報告”。
“用X光透視，能發現文物上許多肉眼看不見的東西，比如器物內部的銹斑、比如表面的細小裂縫……”盧軒說，所謂千里之堤毀于蟻穴，及時發現文物上存在的小問題，就會避免造成更大的損失。
而離子色譜設備，則是通過分析文物本身、以及周邊環境的成分構成，從而確定下一步該進行怎樣的“治療”。
“比如硫化物多了銀器會發黑，比如氯化物腐蝕青銅器會讓它得‘癌癥’……測試的時候，我們只需要采集一些樣本，放到離子色譜設備中，通過電腦進行分析，可以判斷出問題的所在，然后對癥下藥”盧軒補充道。
一個無酸紙包裝信封價值達10元
酸性物質對大部分文物存在極大的危害。如很多青銅器長期受到酸性腐蝕，有的地方已經被腐蝕掉了，顏色已經不是最初模樣了。那么該如何避免這類現象的發生？
在文物無酸紙質囊盒制作室內，工作人員正在制作各種文物包裝盒和信封。“文物包裝用紙，都是無酸紙，對文物無害。”據了解，無酸紙板的制作是有很高的要求的，目前我國已經在研發符合文物保護要求的無酸紙板，并試制出合格的產品，但很遺憾的是產品還遠沒有國外成熟。目前使用的無酸紙板還多依賴于進口。以一個標準信封為例，所有成本計算下來，一個信封就得10元。主要保存珍貴信件、相片等文物，可保持長久不褪色。目前，國際交流中重要信件也是用這種信封。這些紙如何裁剪呢？文物專家先量好文物的大小尺寸，之后在電腦上畫出適合包裝該文物的平面圖，再通過打樣機直接裁切帶有折痕的盒子或者信封的平面紙，工作人員根據折痕將紙張就可以折成信封、盒子，最后用無酸膠黏合。
所有的文物對保存環境溫濕度都是有極高的要求的。為了給文物提供更加穩定的保存環境，在使用無酸紙囊盒或其他包裝時，可根據文物需要在文物囊盒中放入調濕劑或調濕板，給文物制造小環境，調濕板也是進口的，有不同目標的調濕值，使用時根據文物需要選擇相應的調濕板。調濕板的特點是如果外部濕度太大，它具有吸濕作用，如果外部干燥，它還會加濕，讓文物所處的小環境濕度相對穩定。
(責任編輯：admin)
3D打印黃金吊墜讓人們銘記
令人驚艷的3D打印噴氣飛行
全球PK 3D打印PPSU，SOLVA
看3D打印自動化單元如何在
大型高精度電子結構件產品
新型防偽技術：同一束光照
用于細胞3D打印的
