□李曼 許辰

在新形勢下，文物保護(hù)、修復(fù)和重建越來越受到人們的關(guān)注， 成為文化創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。 近年來，隨著博物館數(shù)字化的推廣和普及，3D 打印技術(shù)陸續(xù)應(yīng)用到國內(nèi)一些博物館的文物保護(hù)修復(fù)復(fù)制及展陳工作中， 并取得一定的成果[1-6]，其中，大足石刻研究院（圖1）、陜西歷史博物館、 湖北省文物考古研究院武當(dāng)山考古研究中心等單位在文物復(fù)制方面， 四川三星堆遺址博物館、鄭州商都遺址博物院（圖2）等單位在出土文物現(xiàn)場保護(hù)、 場景模擬等方面均做了有益探索。 在最大程度地保護(hù)文物和文化遺產(chǎn)的同時， 帶給觀眾親臨現(xiàn)場沉浸式的真實感和體驗感。

圖1 大足石刻千手觀音主尊實物及3D 打印復(fù)制品

圖2 3D 打印商朝城墻斷面

本文以大河村遺址博物館出土仰韶時期白衣彩陶盆為例，淺談3D 打印技術(shù)在文物復(fù)制中的應(yīng)用。

一、文物基本信息

大河村遺址位于河南省鄭州市鄭東新區(qū)西北部、連霍高速與中州大道交叉口東南隅，是我國20 世紀(jì)考古重要發(fā)現(xiàn)之一，其面積之大、文化層堆積之厚、文化內(nèi)涵之豐富、延續(xù)時間之長， 是黃河流域數(shù)千處古遺址中的佼佼者。 大河村遺址中出土的彩陶數(shù)量極多，色彩絢麗，圖案豐富，在仰韶文化中獨樹一幟。其白衣彩陶、 紅衣彩陶和豐富多彩的圖案類型，高超而嫻熟的繪畫手法，種類繁多的器物類型， 標(biāo)志著史前彩陶文化達(dá)到了一個空前絕后的高峰， 也繪就了一幅史前文化欣欣向榮、高度發(fā)達(dá)的歷史場景。

2014 年，該遺址發(fā)掘出土一件距今6000 年的仰韶時期白衣彩陶盆。 陶盆泥質(zhì)紅陶、侈口、仰折沿、圓唇鼓腹、口沿飾紅彩直線紋、白彩弧形三角紋、紅彩圓點紋、黑彩弧線紋；上腹施白地，飾紅彩直線紋、黑彩月亮紋、黑彩弧形三角紋、黑彩圓點紋、紅彩弧線紋；內(nèi)壁施白衣。 口徑46 厘米，底徑12.5 厘米，最大腹徑36.8 厘米，高15.2 厘米[7]。 （圖3）在大河村遺址出土的斑斕彩陶器中， 這件白衣彩陶盆與1972 年出土的彩陶雙聯(lián)壺一并被大河村遺址博物館列為鎮(zhèn)館之寶。

圖3 大河村遺址出土仰韶時期白衣彩陶盆

二、3D 打印復(fù)制工作流程

第1 步：數(shù)據(jù)采集。 相機(jī)高清拍照比色板， 手持激光三維掃描儀進(jìn)行三維數(shù)據(jù)采集。 （圖4）

圖4 數(shù)據(jù)采集

第2 步：模型修復(fù)。 手持激光掃描儀軟件修復(fù)三維模型。 （圖5）

圖5 模型修復(fù)

第3 步：藝術(shù)化處理。通過軟件對殘缺部分進(jìn)行藝術(shù)化補(bǔ)全處理。 （圖6）

圖6 藝術(shù)化處理

第4 步：3D 打印。將三維模型導(dǎo)入3D 打印機(jī)軟件，進(jìn)行打印設(shè)置，可任意比例設(shè)置。 （圖7）

圖7 3D 打印

第5 步：沖洗。 半成品需經(jīng)高壓水槍進(jìn)行沖洗，將水溶性支撐材料進(jìn)行去除。 （圖8）

圖8 沖洗

第6 步：成品。稍加打磨修整等精細(xì)化處理。 （圖9）

圖9 大河村遺址仰韶時期白衣彩陶盆復(fù)制品

三、應(yīng)用前景展望

利用三維激光掃描技術(shù)構(gòu)建古建筑、 石窟和大遺址等不可移動文物和珍貴脆弱可移動文物的三維數(shù)字模型，這為3D 打印在文物保護(hù)和修復(fù)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)， 其應(yīng)用前景主要為：

1. 文物和考古現(xiàn)場數(shù)字模型的全真保存。 考古所涉及的空間跨度比較大，從細(xì)微的顆粒物到巨大的古建筑，且以幾何信息為主。3D 打印能夠真實記錄考古發(fā)掘現(xiàn)場，再現(xiàn)考古發(fā)掘前后的遺址原貌；最真實地記錄考古現(xiàn)場的現(xiàn)狀，為日后的研究提供最全面的資料。

2.考古現(xiàn)場和文物數(shù)字模型的永久保存。 考古現(xiàn)場和文物極易受到自然或人為原因的破壞；同時由于文物都是年代比較久遠(yuǎn)的物品，材質(zhì)損壞程度不一，其在出土后且隨著時間的累積難免會不斷“衰老”。而3D 打印建立的虛擬模型，則可將文物的信息全部保留為數(shù)據(jù)文件，打印的模型可以是金屬、塑料、木材等，強(qiáng)度可靠，色彩逼真，最大限度地保護(hù)文物且有利于考古研究。

3. 考古現(xiàn)場和文物數(shù)字模型的快速任意比例復(fù)制展示。 對于體積較小的文物展覽不成問題， 而對于體積龐大的文物展覽就非常麻煩，如大型遺址、重要的遺跡現(xiàn)象、青銅器、古代家具和古建筑等，還有一些易碎脆弱的文物，如瓷器、玉器等，參觀者也無法近距離接觸，若使用3D 打印技術(shù)，根據(jù)展陳的具體需要，可以將大的縮小，小的放大，打印出文物的復(fù)制品，而且其密度小質(zhì)量較輕，容易搬運，便于展示利用。

4.考古發(fā)掘現(xiàn)場3D 打印技術(shù)提取珍貴脆弱文物。 在三星堆遺址3 號坑內(nèi)，發(fā)現(xiàn)了迄今為止出土規(guī)模最大的一件青銅器——大口尊。 該大口尊長度約70 厘米，尺寸大，強(qiáng)度弱，文物一碰即碎。通過前期方案討論，決定采用3D 打印技術(shù)提取大口尊。 工作人員首先使用3D 掃描儀對文物進(jìn)行掃描及周邊數(shù)據(jù)收集， 然后通過3D 打印機(jī)打印出文物的模型，根據(jù)模型生成硅膠體的保護(hù)套，將硅膠覆蓋在文物表面對文物進(jìn)行保護(hù)。 提取現(xiàn)場，考古人員用硅膠體保護(hù)套貼合在文物上后，外面還要再包裹上厚厚的保護(hù)層，放在專門的套箱中。

5.文創(chuàng)產(chǎn)品開發(fā)與研制。 陜西歷史博物館推出的玉璽形狀的印章交通卡是以西漢皇后之璽為原型縮小比例打造的， 采用多種特殊工藝， 突出文物質(zhì)感，小巧玲瓏，攜帶方便。 從3D 打印的角度來說，印章底部的字樣及周圍的紋飾可以實現(xiàn)個性化定制。 同時，這樣個性化的設(shè)計所造成的制造成本并不會增加太多。在材料方面可以使用樹脂、陶瓷、青銅，結(jié)合所用到的技術(shù)可以完美體現(xiàn)設(shè)計細(xì)節(jié)。 在現(xiàn)有的工藝中，石膏彩色噴墨技術(shù)以及樹脂噴射技術(shù)可以實現(xiàn)其表面質(zhì)感以及豐富的色彩展現(xiàn)。

隨著古遺址考古發(fā)掘現(xiàn)場和館藏可移動文物三維數(shù)字化信息采集工作的陸續(xù)開展，3D 打印技術(shù)將會越來越多地應(yīng)用到文物復(fù)制、仿制中。隨著3D 打印技術(shù)的高速發(fā)展， 打印精度會大大提高，打印的材料種類也會越來越多， 技術(shù)的更新也會不斷激發(fā)和拓展3D 打印技術(shù)在文物考古行業(yè)的市場潛力，更好地為文物考古行業(yè)作貢獻(xiàn)。