為深入了解當(dāng)下增材制造(3D打印)技術(shù)在文物保護(hù)與修復(fù)中的助力作用,中北大學(xué)“集智創(chuàng)想”暑期社會實(shí)踐團(tuán)于7月15日至22日開展了三個階段的社會實(shí)踐活動,包括學(xué)習(xí)增材技術(shù)、了解中華文化;走進(jìn)北京歷史古跡和中國國家博物館,實(shí)地調(diào)研3D打印技術(shù)在文物修復(fù)中的應(yīng)用;深入北京創(chuàng)想三維公司,參觀了解3D打印核心技術(shù)及應(yīng)用。

實(shí)踐團(tuán)為了更好地了解增材制造(3D打印)技術(shù)在文物保護(hù)修復(fù)中的應(yīng)用,在實(shí)踐的第一階段重點(diǎn)學(xué)習(xí)了增材制造的基礎(chǔ)知識、基本操作以及與文物保護(hù)相關(guān)的法律法規(guī)。通過利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室已有的設(shè)備,實(shí)踐隊(duì)成員在7月15日至16日著重學(xué)習(xí)了FDM(熔融沉積)和SLA(光固化)兩種3D打印技術(shù),從3D打印機(jī)結(jié)構(gòu)、3D打印技術(shù)原理、打印機(jī)基本操作、建模軟件、切片軟件、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制技術(shù)等方面展開學(xué)習(xí)。團(tuán)隊(duì)成員在從理論學(xué)習(xí)向?qū)嶋H操作轉(zhuǎn)換的過程中遇到了許多問題,例如打印機(jī)設(shè)備故障,如噴頭堵塞、加熱元件異常;打印的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,致使打印件變形或難以去除支撐;打印過程中的溫度、速度等參數(shù)控制不當(dāng),影響打印質(zhì)量和精度等,這些問題影響了打印的順利進(jìn)行。不過,通過查閱使用說明、咨詢學(xué)長以及打印機(jī)廠商,問題最終得到解決,團(tuán)隊(duì)也成功完成了“閃電武士”模型的打印與組裝。

圖為實(shí)踐團(tuán)成員對“閃電武士”零部件打印及組裝

實(shí)踐團(tuán)7月17日前往北京,在北京理工大學(xué)法學(xué)碩士白鑫海學(xué)長的帶領(lǐng)下參觀了北京理工大學(xué)。并在白鑫海學(xué)長的帶領(lǐng)下參觀了北京理工大學(xué)的校園,食堂,教室,體育館等基礎(chǔ)設(shè)施。在白鑫海學(xué)長的帶領(lǐng)下實(shí)踐團(tuán)成員虛心求教,詢問了一系列有關(guān)于文物保護(hù)于修復(fù)的法律法規(guī),并發(fā)表自己的見解。

圖為實(shí)踐團(tuán)成員在北京理工大學(xué)的合照

文物是歷史的忠實(shí)見證者,它們以獨(dú)特的存在訴說著往昔歲月的故事;文物是文化傳承的重要載體,傳承著先輩們的智慧、信仰和情感;文物也是民族精神的象征,凝聚著共同的記憶和歸屬感,使文化的根脈得以延續(xù)。7月18日,實(shí)踐團(tuán)開啟第二階段的實(shí)踐內(nèi)容,即實(shí)地走進(jìn)北京歷史古跡、中國國家博物館,探尋3D打印技術(shù)在文物修復(fù)保護(hù)中的應(yīng)用及成果。“京城古韻載千年風(fēng)華”,北京歷史悠久,文化遺產(chǎn)豐厚,在國家博物院中可略感一二。實(shí)踐團(tuán)成員游覽了以“古代中國”“復(fù)興之路”和“復(fù)興之路·新時代部分”為主題的3個歷史專題陳列館,以及中國古代錢幣展、中國古代佛造像展、中國古代飲食文化展、中國古代服飾文化展、中國古代玉器藝術(shù)展等十余個專題陳列館,領(lǐng)略了中國悠久的歷史和博大精深的文化。在參觀過程中,實(shí)踐隊(duì)成員了解到國家博物院曾借助3D打印技術(shù),再現(xiàn)了四川安岳毗盧洞第5龕中的水月觀音像以及河南洛陽龍門石窟古陽洞北壁中的造像龕(等比例數(shù)字化3D打印復(fù)制)。盡管是仿制品,但實(shí)踐隊(duì)員仍為其宏偉與精致的造型外觀所震撼!有位成員甚至感嘆:“難以想象如此細(xì)膩精致的文物竟能做到近乎百分百的復(fù)原!”

圖為實(shí)踐團(tuán)隊(duì)員在觀摩3D打印復(fù)原水月觀音像細(xì)節(jié)

實(shí)踐團(tuán)于 7 月 19 日走進(jìn)圓明園遺址,成員們雖為無數(shù)文物古跡遭受不可彌補(bǔ)的破壞而深感痛惜,但同時也對先進(jìn)技術(shù)修復(fù)和復(fù)原文物充滿了無限期望!

圖為實(shí)踐團(tuán)成員于圓明園遺址景區(qū)門口合影

通過與圓明園遺址景區(qū)相關(guān)工作人員的交流,實(shí)踐團(tuán)成員了解到一件文物的大致修復(fù)過程:首先,對受損文物進(jìn)行全方位的立體掃描,以獲取其精確的形狀、尺寸等數(shù)據(jù);隨后,將掃描所得數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī),利用專業(yè)軟件進(jìn)行處理和建模,生成與原文物高度相似的三維數(shù)字模型;接著,使用3D打印機(jī)打印出文物的復(fù)制品或修復(fù)所需的部件,如硅膠保護(hù)套(用于文物出土?xí)r的保護(hù))或缺失部分(用于文物的修復(fù))。不過,打印出來的部件可能需要進(jìn)行一些后期處理,如打磨、上色等,使其更接近原文物的質(zhì)感和外觀;最后,將打印部件與原文物進(jìn)行精細(xì)的拼接。借此,實(shí)踐團(tuán)成員真切感受到3D打印技術(shù)對文物修護(hù)、保護(hù)乃至展覽、傳承的巨大作用!此外,成員們還參觀了圓明園全景展覽館,發(fā)現(xiàn)館內(nèi)的許多縮放比例模型部件都是由3D打印技術(shù)制成的,這無疑進(jìn)一步增加了成員們對增材制造技術(shù)的重視程度!

圖為實(shí)踐團(tuán)隊(duì)友拍攝的海晏堂遺跡與展覽館的海晏堂前景對比照

實(shí)踐團(tuán)于 7 月 20 日至 22 日走進(jìn)位于北京的創(chuàng)想三維公司進(jìn)行實(shí)地參觀。該公司是一家從事 3D 打印設(shè)備生產(chǎn)制造以及銷售的企業(yè)單位,此次參觀開啟了實(shí)踐的第三階段。在創(chuàng)想三維北京銷售部,實(shí)踐隊(duì)員參觀了不同類型的 FDM 型 3D 打印機(jī)與光固化打印機(jī),了解了當(dāng)前這兩種類型 3D 打印機(jī)技術(shù)的發(fā)展前景。在技術(shù)人員的指導(dǎo)下,他們學(xué)習(xí)了三維掃描技術(shù),進(jìn)一步拓展了對 3D 打印技術(shù)的了解。此外,他們還在現(xiàn)場使用創(chuàng)想三維最新研發(fā)的高速打印 FDM 機(jī)器 K1 MAX 打印了洛陽龍門石窟的佛祖像。

在創(chuàng)想三維,實(shí)踐團(tuán)成員與工作人員進(jìn)行了深入交流。一方面,延續(xù)了學(xué)院與公司的合作,探討了學(xué)生社團(tuán)組織與企業(yè)合作的下一步方向;另一方面,了解到了創(chuàng)想三維產(chǎn)品推陳出新和技術(shù)迭代升級的重點(diǎn),為開展相關(guān)技術(shù)合作奠定了基礎(chǔ)。此外,公司經(jīng)理表示:“3D 打印不僅在文物修復(fù)保護(hù)中發(fā)揮作用,在生活的各個方面、各個領(lǐng)域都有卓越貢獻(xiàn)。”確實(shí)如此,在航空航天、汽車制造、醫(yī)療等領(lǐng)域,都能看到 3D 打印的身影。團(tuán)隊(duì)成員結(jié)合此前在校前期的預(yù)先學(xué)習(xí)以及在圓明園與國家博物館的參觀學(xué)習(xí)經(jīng)歷,使整個實(shí)踐過程形成了閉環(huán)!​

隨著第三階段實(shí)踐環(huán)節(jié)的結(jié)束,“集智創(chuàng)想”暑期社會實(shí)踐團(tuán)的本次實(shí)踐也即將落下帷幕。通過此次實(shí)踐調(diào)研,隊(duì)員們不僅學(xué)習(xí)了 3D 打印技術(shù),了解了其在文物修護(hù)中的應(yīng)用,對 3D 打印技術(shù)的發(fā)展前景以及在文物修護(hù)中的應(yīng)用方向有了更深入的認(rèn)識,而且對增材制造、3D 打印技術(shù)產(chǎn)生了更深厚的熱愛之情!

(通信員 王梓樺、苗成亮)