为深入了解当下增材制造(3D打印)技术在文物保护与修复中的助力作用,中北大学“集智创想”暑期社会实践团于7月15日至22日开展了三个阶段的社会实践活动,包括学习增材技术、了解中华文化;走进北京历史古迹和中国国家博物馆,实地调研3D打印技术在文物修复中的应用;深入北京创想三维公司,参观了解3D打印核心技术及应用。
实践团为了更好地了解增材制造(3D打印)技术在文物保护修复中的应用,在实践的第一阶段重点学习了增材制造的基础知识、基本操作以及与文物保护相关的法律法规。通过利用学校实验室已有的设备,实践队成员在7月15日至16日着重学习了FDM(熔融沉积)和SLA(光固化)两种3D打印技术,从3D打印机结构、3D打印技术原理、打印机基本操作、建模软件、切片软件、机械结构设计、控制技术等方面展开学习。团队成员在从理论学习向实际操作转换的过程中遇到了许多问题,例如打印机设备故障,如喷头堵塞、加热元件异常;打印的支撑结构设计不合理,致使打印件变形或难以去除支撑;打印过程中的温度、速度等参数控制不当,影响打印质量和精度等,这些问题影响了打印的顺利进行。不过,通过查阅使用说明、咨询学长以及打印机厂商,问题最终得到解决,团队也成功完成了“闪电武士”模型的打印与组装。
图为实践团成员对“闪电武士”零部件打印及组装
实践团7月17日前往北京,在北京理工大学法学硕士白鑫海学长的带领下参观了北京理工大学。并在白鑫海学长的带领下参观了北京理工大学的校园,食堂,教室,体育馆等基础设施。在白鑫海学长的带领下实践团成员虚心求教,询问了一系列有关于文物保护于修复的法律法规,并发表自己的见解。
图为实践团成员在北京理工大学的合照
文物是历史的忠实见证者,它们以独特的存在诉说着往昔岁月的故事;文物是文化传承的重要载体,传承着先辈们的智慧、信仰和情感;文物也是民族精神的象征,凝聚着共同的记忆和归属感,使文化的根脉得以延续。7月18日,实践团开启第二阶段的实践内容,即实地走进北京历史古迹、中国国家博物馆,探寻3D打印技术在文物修复保护中的应用及成果。“京城古韵载千年风华”,北京历史悠久,文化遗产丰厚,在国家博物院中可略感一二。实践团成员游览了以“古代中国”“复兴之路”和“复兴之路·新时代部分”为主题的3个历史专题陈列馆,以及中国古代钱币展、中国古代佛造像展、中国古代饮食文化展、中国古代服饰文化展、中国古代玉器艺术展等十余个专题陈列馆,领略了中国悠久的历史和博大精深的文化。在参观过程中,实践队成员了解到国家博物院曾借助3D打印技术,再现了四川安岳毗卢洞第5龛中的水月观音像以及河南洛阳龙门石窟古阳洞北壁中的造像龛(等比例数字化3D打印复制)。尽管是仿制品,但实践队员仍为其宏伟与精致的造型外观所震撼!有位成员甚至感叹:“难以想象如此细腻精致的文物竟能做到近乎百分百的复原!”
图为实践团队员在观摩3D打印复原水月观音像细节
实践团于 7 月 19 日走进圆明园遗址,成员们虽为无数文物古迹遭受不可弥补的破坏而深感痛惜,但同时也对先进技术修复和复原文物充满了无限期望!
图为实践团成员于圆明园遗址景区门口合影
通过与圆明园遗址景区相关工作人员的交流,实践团成员了解到一件文物的大致修复过程:首先,对受损文物进行全方位的立体扫描,以获取其精确的形状、尺寸等数据;随后,将扫描所得数据传输至计算机,利用专业软件进行处理和建模,生成与原文物高度相似的三维数字模型;接着,使用3D打印机打印出文物的复制品或修复所需的部件,如硅胶保护套(用于文物出土时的保护)或缺失部分(用于文物的修复)。不过,打印出来的部件可能需要进行一些后期处理,如打磨、上色等,使其更接近原文物的质感和外观;最后,将打印部件与原文物进行精细的拼接。借此,实践团成员真切感受到3D打印技术对文物修护、保护乃至展览、传承的巨大作用!此外,成员们还参观了圆明园全景展览馆,发现馆内的许多缩放比例模型部件都是由3D打印技术制成的,这无疑进一步增加了成员们对增材制造技术的重视程度!
图为实践团队友拍摄的海晏堂遗迹与展览馆的海晏堂前景对比照
实践团于 7 月 20 日至 22 日走进位于北京的创想三维公司进行实地参观。该公司是一家从事 3D 打印设备生产制造以及销售的企业单位,此次参观开启了实践的第三阶段。在创想三维北京销售部,实践队员参观了不同类型的 FDM 型 3D 打印机与光固化打印机,了解了当前这两种类型 3D 打印机技术的发展前景。在技术人员的指导下,他们学习了三维扫描技术,进一步拓展了对 3D 打印技术的了解。此外,他们还在现场使用创想三维最新研发的高速打印 FDM 机器 K1 MAX 打印了洛阳龙门石窟的佛祖像。
在创想三维,实践团成员与工作人员进行了深入交流。一方面,延续了学院与公司的合作,探讨了学生社团组织与企业合作的下一步方向;另一方面,了解到了创想三维产品推陈出新和技术迭代升级的重点,为开展相关技术合作奠定了基础。此外,公司经理表示:“3D 打印不仅在文物修复保护中发挥作用,在生活的各个方面、各个领域都有卓越贡献。”确实如此,在航空航天、汽车制造、医疗等领域,都能看到 3D 打印的身影。团队成员结合此前在校前期的预先学习以及在圆明园与国家博物馆的参观学习经历,使整个实践过程形成了闭环!
随着第三阶段实践环节的结束,“集智创想”暑期社会实践团的本次实践也即将落下帷幕。通过此次实践调研,队员们不仅学习了 3D 打印技术,了解了其在文物修护中的应用,对 3D 打印技术的发展前景以及在文物修护中的应用方向有了更深入的认识,而且对增材制造、3D 打印技术产生了更深厚的热爱之情!
(通信员 王梓桦、苗成亮)