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3D打印机和3D扫描仪如何被应用于考古领域?

      3D扫描仪和3D打印机已被全世界多个国家重建修复文化历史遗产,例如2019年由洛杉矶加利福尼亚大学考古团队开发的项目,通过3D打印技术帮助重建蒂瓦纳库遗址。近日,在中国洛阳龙门石窟一件按1:1比例修复的3D打印佛首造像,也引起了广大的关注。

      先让我们一起来看看洛杉矶考古团队是如何通过3D打印机和3D扫描仪如何成功地重建这座寺庙?3D打印机和扫描仪对重建这座寺庙起到了多大的帮助?

一、重建和保护文化遗产——玻利维亚的废墟
      蒂瓦纳库(Tiwanaku)是玻利维亚的前哥伦比亚文明,以其不朽的建筑而闻名。考古学家阿列克谢·弗拉尼奇决定使用类似乐高的方式,通过使用3D打印部件重建普马彭谷神庙。
      普马彭谷神庙由精细切割的砂岩板块和安山岩块组成。有150个分散的块,但没有一个在原来的位置。由于其中一些幸存的石头太重而无法移动,Vranich决定制造这些石头的精确复制品。在这种情况下,3D打印技术似乎是最方便的制造方法之一。
      在过去的几年中,人们已经进行了一些重建尝试,但都失败了。然而,基于现有的测量和先前的研究,该团队已经能够靠以往的经验,开始使用3D打印技术来重建它。有了3D打印技术的应用,就能很好地展示这座寺庙的内容,对于考古学家来说,将模型缩放到原始站点的4%,将能帮助他们很好的获得重建的相关细节。
      这不是唯一一次使用3D打印技术来重建纪念碑或文化遗址。在之前,被ISIS摧毁的拱门就已经使用3D打印技术进行了重建。3D打印的这种应用可能对我们的文化遗产产生巨大影响,它可以让考古学家更方便的来保护和修复众多的纪念碑。

二、他们是如何进行的?
      由于他们已经在以往完成了有关研究和资料收集,因此他们并没有完全从头开始。150多年来收集的数据极大的帮助了考古学家团队。值得高兴的事,这些数据还被翻译成了3D信息,并使用Sketchup制作了普马彭谷神庙的CAD设计。

      3D扫描在这种情况下对考古学家的帮助有多大呢? 我们知道,由于寺庙的建筑风格多种多样,尤其是各种复杂的几何形状细节,靠传统修复就太费力了。但是,3D扫描却能轻松做到这点。

 3D打印机和3D扫描仪如何被应用于考古领域?(图1)

      他们将使用FDM3D打印机,重新创建普马彭谷神庙,考古学家必须操纵复杂的几何形状。最后,他们必须要自己组装所有模型。3D打印考古模型的组装具有很好的可视化,他们可以不断尝试新的几何操纵方法,来帮助他们更好的去完善。

三、3D打印技术为什么会给考古项目带来完美的解决方案?
      由于使用了3D程序,构建像这样的项目将变得更加容易。它可以获得出色的可视化效果,并使用CAD程序进行所有3D打印迭代和所有3D修改或模拟。3D打印可以获得准确的对象,也可以处理非常复杂的几何体。

四、3D打印机用于重建,还是用于保护?
      实际上,在重建工件和结构之前,我们可以使用3D打印机保留数据和复制品。对修复脆弱的物体真的很有用。例如,我们看到博物馆可以使用3D打印或3D扫描来再现文物和珍贵的藏品。考古学和重建的3D打印前景十分广阔。事实上,这个项目证明了使用这种尖端技术重建纪念碑是可能的!