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三星堆现场:国内首次借助3D打印提取文物及其在文创作品中的应用潜力

2021年03月25日

       三星堆遗址祭祀区新一轮的考古发掘,引起了社会广泛关注,五千年的文明不知要带给我们多少惊喜,而在此次的发掘过程中首次使用了3D打印技术提取文物。本期,3D打印技术参考介绍的重点包括借助3D打印提取文物的过程,以及该技术在文创方面的可行性分析。


国内首次使用3D打印技术提取文物

      3月20日,考古工作者宣布在三星堆遗址新发现6座三星堆文化“祭祀坑”,现已出土金面具残片、巨青铜面具、青铜神树、精美牙雕残件等重要文物500余件。同时,3号坑也发现了迄今为止三星堆出土规模最大的一件青铜器——大口尊。

该大口尊长度约70厘米,尺寸大,强度弱,文物一碰即碎。通过前期方案讨论,决定采用3D打印技术提取大铜尊。据了解,此前考古和文保工作中都尝试采用过3D打印技术,但这是首次使用3D打印技术进行文物提取。

      工作人员首先使用3D扫描仪对文物进行扫描及周边数据收集,然后通过3D打印机打印出文物的模型,根据模型生成硅胶体的保护套,将硅胶覆盖在文物表面对文物进行保护。提取现场,考古人员用硅胶体保护套贴合在文物上后,外面还要再包裹上厚厚的保护层,放在专门的套箱中。

     大口尊中全是泥土,器物本身加上泥土,再加上保护套,总重量超过200斤。考古队员利用考古发掘舱中安装的先进航架系统,深入到1米多深的坑中提取文物。经过编号、登记,文物才能离开考古发掘舱,通过专门运送车送入文物研究保护中心。


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3D打印的大口尊原型和倒模硅胶

      实际上,提取过程对3D打印技术的应用,也仅此而已,但看似简单,却科技含量十足,它包括了三维扫描、建模、3D打印、倒膜一系列过程。随着科技的发展技术的革新,3D打印作为一种便捷、高效和真实的数字化快速成型技术,在各行业得到了广泛的应用。尤其在古文物修复或重建方面,3D打印技术正发挥着独特的技术魅力。


3D打印在文创方面的可行性分析

      文创作品已经成为各大博物馆的一张重要名片,从故宫口红到敦煌壁画拼图,馆藏的各种文物从过去的“高冷”开始慢慢变得“亲民”,文创作品拉近了文物和普通民众之间的距离。近些年来,3D打印和三维扫描逐渐应用到了文物保护和文化传播领域,并发挥了重要作用,而文创作品的直接3D打印却鲜有听闻。接下来,3D打印技术参考来对几个很有意思的文创作品能否采用3D打印制造进行可行性分析,希望能为这项技术在文创作品领域的应用提供思路。


大金面具——双耳面具杯,与3D打印

      此次出土的金面具备受关注,面具宽约23厘米,高约28厘米,值得注意的是,其形制与金沙遗址博物馆的金面具极为相似,后者长20.5cm,宽10.4 cm,高10.7 cm,厚0.08 cm。金面具整体呈立体脸谱,系在模具上捶揲成形,眼睛、鼻子、嘴巴、耳朵则采用剪切而成。具有重大的历史、艺术和科学价值,是研究商周时期成都地区古蜀文明、金器加工工艺、青铜文明以及四川盆地与外地文化交流的重要实物资料。

 

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商周大金面具

       金沙文创以金面具为创作灵感,经过略萌化后形成晶莹的双耳玻璃杯,面具双耳变成方便执握的杯柄,耳上纹饰源于金沙铜虎,杯底烫金“太阳神鸟”纹。金色与玻璃晶莹交相辉映,熠熠生辉。从设计的角度来说,最为关键的是将多元素融于一体,由金沙文创和西华大学一名教授联合设计而成。面具杯采用全手工吹制,需要等待15-20日的制作周期,而采用3D打印,则不需要等待这么久。

       当前,玻璃的3D打印工艺已经获得很好的发展,有企业已经在生产光学镜片。主流的玻璃3D打印工艺有熔融挤出和光固化两种。


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3D打印的玻璃零件

      关于金面具的文创作品还包括文物复制等其他类型,可以涉及直接金属打印或者3D打印熔模铸造工艺。

      这枚玉印印钮浮雕一只螭虎,印面刻有“皇后之玺”四字,它是迄今仅见的汉代一枚皇后官印。玺长2.8cm、高2cm,重33g。螭虎造型之生动,玺文字体之规整大气,雕琢技法之娴熟,都是罕见的。

 

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西汉皇后之玺

      长安通公司与陕西历史博物馆联合推出了玉玺形状的印章交通卡,它是以西汉皇后之玺为原型缩小比例打造,采用多种特殊工艺,突出文物质感,小巧玲珑,携带方便。

 

      从3D打印的角度来说,印章底部的字样及周围的纹饰可以实现个性化定制。同时,这样个性化的设计所造成的制造成本并不会增加太多。在材料方面可以使用树脂、陶瓷、青铜,结合所用到的技术可以完美体现设计细节。这枚小纪念品有强大的实用功能,使用它可在北京、上海、天津、西安等225个城市乘坐公共交通工具。

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极致盛放设计,铂力特打印的青铜汉钮▪龟

太阳神鸟金饰——吊坠、耳钉、徽章,与蜡模3D打印

      商周太阳神鸟金饰整体为圆形薄片,外径12.5厘米,内径5.29厘米,厚度0.02厘米,重20克。图案分内外两层,内层等距分布十二条旋转的齿状光芒;外层由四只神鸟逆时针绕太阳飞翔,是古蜀先民深邃的哲学宗教思想、丰富的想象力、非凡的艺术创造力和精湛工艺水平的完美结合。2005年8月16日,“太阳神鸟”金饰图案被公布为中国文化遗产标志。


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商周太阳神鸟金饰

      金沙遗址博物馆以此为基础开发了书签、吊坠、耳钉、徽章等产品,样式精美。

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“太阳神鸟”耳钉

      当然他们所采用的还是传统的制造手段。从3D打印的角度来说,可以采用直接金属打印或者3D打印蜡模+翻铸的工艺轻松实现,这两种工艺是目前3D打印金属饰品的两种重要手段。此外,文创作品的产量一般不会太大,3D打印还可以满足小批量制造的需求。


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3D打印的镀金耳钉


唐仕女俑—唐妞,与粘结剂喷射3D打印

     唐代是中国古代社会的辉煌时代,特别是唐代开放和包容的精神在妇女身上体现的淋漓尽致。在唐代,女子和男子在很多方面享受一样的自由、平等地位。从唐代壁画和陶俑身上可以看到,唐代的妇女的服饰也是非常开放的,这种时代精神恰好契合了当今女性想要表达的观念。

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唐代女俑

     “唐妞”,是陕西历史博物馆以唐仕女俑为原型,保留其妆容特点,在原先可爱造型的基础上,按照年轻人喜爱的审美方式,用动漫、可爱、Q版的手法,将唐妞设计了出来。她高髻峨眉,面如满月,体态丰满,身穿宽袖长裙,憨态可掬,喜感十足,是唐代人见人爱的“小胖妞”。“唐妞”也是陕西第一个登上春晚的动漫IP形象,在很多文创产品博览会上都获得过大奖。

     从3D打印的角度来讲,其重点在于其表面质感以及丰富的色彩展现,这也就意味着它需要通过彩色打印实现。在现有的工艺中,石膏彩色喷墨技术以及树脂喷射技术可以实现,而前者在表现陶俑特色方面则更具质感。


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3D打印的希娜娃娃


     文创作品最好能在生活中有所实用才能起到纪念品的作用,而3D打印则可以大规模的介入博物馆文创产品的开发中。利用它小批量、快速制造的特点,快速将产品推向市场,并借助它独一无二的个性化制造特点迎合大众需求。从另一个角度来说,3D打印可以结合设计、艺术、文化来增加产品附加值和内在底蕴,将单纯的技术玩出新的高度。

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