评选表情包的泥石流，我选文物界 关于3D打印文物修复那些事

近日，四川广汉三星堆博物馆的一个身中剧毒的马头火了！网友们怒赞，称其就是一个大写的古人表情包，作为文物你们这样充满喜感，说出去别人会相信你是文物么?... ...其实，三星堆博物馆里，藏着一大波文物界的泥石流,喜欢哪一个表情。一起来看看。

说到文物就不能不说到文物修复，文物修复可以说是一门科学，它包含了很多学科的知识和实用技术。在学科方面，有历史学、考古学、博物馆学、鉴定学、金石学、金属工艺学、化学、美术鉴赏学等。在实用技术方面，有钣金、铸造、鎏金、油漆、陶瓷、造纸、电焊、石刻、色彩等，还有最近几年文物修复专家也通过最新的3D打印技术来帮助文物修复。

3D打印让古文物起死回生

转眼21世纪的今天，科技发展速度令人震惊，现在的考古水平远远高于以往，文物古迹的保护力度相比以前有很大提高。倘若3D打印技术就能够“复刻”文物，一定可以弥补不少遗憾。

随着3D打印技术应用范围的不断扩展，众多博物馆和文物修复工作者开始利用3D打印与3D扫描技术，使破败不堪的古文物“起死回生”，不仅修复了文物，也让古代文化得以传承。

西汉匈奴鹿形金怪兽

几年前，陕西博物馆利用3D打印技术，制作出国宝级文物——鹿形金怪兽的仿品。鹿形金怪兽的形象非常奇特，为一只长着多分枝卷角的鹿形，但有鹰喙形嘴，每一个分枝卷角的顶端和尾端也生出一个同样的兽头，状如传说中的九头鸟，它是匈奴人冠冕上的装饰，反映了匈奴人对勇猛强悍动物的崇拜。这件金怪兽造型奇特，综合运用了多种工艺，制作精湛，全面反映了匈奴金银器制作技术的高超水平，被誉为是最有代表性的匈奴艺术珍品。为了更好地保存原件，陕西博物馆选择了利用3D打印技术来制作制仿制品。

3D打印助力济南四门塔千年文物大修，图为龙虎塔搭起了脚手架

千佛崖也同步进行大修前的信息采集工作

2015年年初，千年文物四门塔大修的时候，用上3D打印技术，技术人员全方位采集古建以及雕塑的细节信息，制作出一个逼真程度高的虚拟3D模型，通过电脑展示文物的全貌。按照文物信息采集技术标准，展示出虚拟3D模型，为文物修复保护提供了参考。

传统工艺在修复文物时直接在表面上操作，容易造成对文物的二次损伤。而3D打印技术，可以在不接触文物的前提下，通过立体扫描、数据采集、绘画模型打印等一系列步骤，对文物进行修补甚至复刻。

3D打印复刻汉代三足陶鼎，左为真品，右为复刻

什么叫做复刻呢？举个例子，拿汉代三足陶鼎来说，其元件为短直口、斜肩、鼓腹凸起弦文、双耳、兽足，器物内侧与底部有经烧结形成的火石红，表面有“暴汗”现象（指在不挂釉的陶器上，经过入窑焙烧后，器表面出现一种极薄的亮层）。该器物的“暴汗”处断面极薄、形状自然且均匀。

同样，使用3D打印技术将复制品打印成型，用传统作色工艺对其上色、做旧。将仿釉颜料与稀释剂调和，先用喷笔将器物基地色整体喷一层，使其整体色相与原器物相接近，再用与原物件色彩风格一致的矿物质颜料，对局部上色、做旧，仿制出原件“暴汗”处的光泽度。

3D打印可否用于整个宫殿的修复？

3D打印技术凭借其独有的快速成型技术，不再局限于制造现代所需，而在文物保护方面日趋发挥重要作用。目前，3D打印文物技术，不再仅仅局限于小型“青铜鼎”之类的物件或者大型古迹的补色修复，而是能够真正打印出如宫殿般的巨大文物遗迹，让现代文明留住历史。

3D打印:一种有尊严的技术

比如，古代的巴比伦空中花园，可以说是古建筑文明中一道夺目的风景线，但是，古文明时期的民族战乱，再加上现代中东动荡，让这座美丽的城市丢弃了很多珍贵的文物。面对残垣断壁，以前的考古学家只有扼腕叹息的份儿了。

而随着3D打印和3D扫描技术的应用，为人类的文物修复带来了新的可能。利用三维扫描采集文物古迹的点集，输入计算机进行过滤和建模，最终应用于文物的保护和修复，使得人类文明在经历暴行摧残之后依旧可以屹立于世。因此，3D打印在保护古代文明方面被称为一种“有尊严”的技术。

3D打印技术修复千手观音

还记得成龙电影《十二生肖》吗？成龙扮演的文物小偷就是用3D手套扫描仪全面扫描狗头兽首之后，远程网络另一端的队友收到他传送来的数据，便迅速地复制出一模一样的狗头兽首。其实，3D打印文物复制品，并不是电影虚构的桥段。3D打印技术在考古、文物的复制、修复等领域大有实际用途。

电影《十二生肖》3D扫描兽首

3D打印技术在原理上并不复杂，就是一个获取数据，再打印实物的过程。3D打印，学名增材制造，也称快速成型技术，此技术诞生于20世纪80年代后期，它是基于材料累加原理快速成型操作过程，将计算机中的三维模型通过物品分层添加材料来创造出实物的一种叠层制造技术。

在修复器物残缺部位时，传统的工艺是用打样膏或硅橡胶对文物器物直接取样、翻模，然后对残缺处进行修复。但是在某些特殊的案例中，例如修复质地疏松的陶器时，传统的翻模方法便不适合直接在其表面进行操作了。

重庆市大足石刻景区千手观音主尊修复工程引入3D打印技术

3D打印出来的1：3比例千手观音模型

3D打印技术修复文物，可以做到在不直接接触文物器物的前提下，通过高科技技术手段，如三维立体扫描、数据采集、建模、打印等，将复制件及残缺部分打印、复制成型。此类翻模方式不仅节省材料，提高材料利用率，可快速精准成型，更重要的是大大避免了翻模时直接接触文物而对文物本体造成的二次伤害。那么，利用3D打印技术修复文物，具体如何操作呢？

3D打印如何用于文物修复

首先需要有3D立体模型图，然后配套的软件会把这张图上的物体数据模型进行一系列数字切片，这些切片信息传送到打印机，打印喷头根据切片信息，一层层极薄地堆叠出立体物件。

3D扫描文物原型

打印之前需要对文物进行三维建模

3D立体模型图

以陶器复制为例，需要复制一件文物通常需要三个步骤：

（1）3D扫描文物，获取准确高精度的三维数据。

（2）三维软件的建模，也就是三维数据的高效处理。

（3）3D打印成型，也就是三维数据的输出。

3D打印的陶器

传统的文物复制一般直接在文物上翻模，对于不适于翻模的文物（如表面有彩绘、陶质文物）则采用粘土塑形复制。这样的复制方法会造成两种不利影响，首先是翻模材料残留在文物表面，对文物造成污染；其次塑形与文物不能达到百分之百的一致。而结合三维扫描技术的3D打印可以很好的解决这些问题。

图为利用3D打印技术修复的被破坏的伊拉克文物

图为利用3D打印技术修复的被ISIS破坏的伊拉克文物对于残缺文物的修复，首先要获得残缺处的三维模型。例如陶俑有一足缺失，根据分析，应与另一足形状相同，可以扫描另一足外形打印后用作补全的依据。再如瓷碗口沿缺失局部，而缺失处整体弧度与其他部分是完全相同的，也可通过复制其他部分来进行文物修复。个别材质的文物（如瓷器）还可直接利用打印品进行文物补全。

3D打印技术的优势在于，它可以无限制地复制，首先使用三维扫描技术获得复制文物的三维模型，再使用3D打印获得复制品，再在复制品的基础上翻模复制，实现批量化制作。因为，依据三维扫描获得的文物三维数字模型，使用数控加工手段，可以复制出文物的真实形貌或制作文物衍生品，用于代替文物真品进行实物展示，使人们能够欣赏文物造型的同时，减少和避免对文物真品的损伤。

图为美国博物馆史密森学会用3D打印来复制文物

3D打印技术还有一项十分明显的优势，它可以根据需要调整打印品的比例，可以轻易地获得文物二分之一、三分之一……的比例，这在传统复制上是很难甚至根本无法做到的。

美国雕塑家用3D打印技术制作的木乃伊冰人奥茨复制品

为防止珍贵文物失窃，欧洲教堂使用3D打印技术制造复制品

3D打印相对与传统复制，其与文物是非接触式的，可最大程度降低对文物的再次损害。此外，3D打印的模型一旦获得是独立于文物之外的，可以像我们复印文件一样，获得完全相同的打印品，甚至可以获得细微纹饰的形貌。

虽然复原的文物、古建筑并不能完全替代被摧毁的文物、古建筑，但不可否认的是，3D打印复原技术将成为考古、文物鉴赏等领域不可缺少的重要技术支撑。随着3D打印技术的成熟，结合利用计算机技术实现文物及考古现场的数字模型的建立和信息化存储，进而对数字模型进行管理和应用，我们预测，3D打印技术在文物修复领域将具有更加广阔的研究和应用前景。

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