為深入了解當下增材制造(3D打印)技術在文物保護與修復中的助力作用,中北大學“集智創想”暑期社會實踐團于7月15日至22日開展了三個階段的社會實踐活動,包括學習增材技術、了解中華文化;走進北京歷史古跡和中國國家博物館,實地調研3D打印技術在文物修復中的應用;深入北京創想三維公司,參觀了解3D打印核心技術及應用。

實踐團為了更好地了解增材制造(3D打印)技術在文物保護修復中的應用,在實踐的第一階段重點學習了增材制造的基礎知識、基本操作以及與文物保護相關的法律法規。通過利用學校實驗室已有的設備,實踐隊成員在7月15日至16日著重學習了FDM(熔融沉積)和SLA(光固化)兩種3D打印技術,從3D打印機結構、3D打印技術原理、打印機基本操作、建模軟件、切片軟件、機械結構設計、控制技術等方面展開學習。團隊成員在從理論學習向實際操作轉換的過程中遇到了許多問題,例如打印機設備故障,如噴頭堵塞、加熱元件異常;打印的支撐結構設計不合理,致使打印件變形或難以去除支撐;打印過程中的溫度、速度等參數控制不當,影響打印質量和精度等,這些問題影響了打印的順利進行。不過,通過查閱使用說明、咨詢學長以及打印機廠商,問題最終得到解決,團隊也成功完成了“閃電武士”模型的打印與組裝。

圖為實踐團成員對“閃電武士”零部件打印及組裝

實踐團7月17日前往北京,在北京理工大學法學碩士白鑫海學長的帶領下參觀了北京理工大學。并在白鑫海學長的帶領下參觀了北京理工大學的校園,食堂,教室,體育館等基礎設施。在白鑫海學長的帶領下實踐團成員虛心求教,詢問了一系列有關于文物保護于修復的法律法規,并發表自己的見解。

圖為實踐團成員在北京理工大學的合照

文物是歷史的忠實見證者,它們以獨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。7月18日,實踐團開啟第二階段的實踐內容,即實地走進北京歷史古跡、中國國家博物館,探尋3D打印技術在文物修復保護中的應用及成果。“京城古韻載千年風華”,北京歷史悠久,文化遺產豐厚,在國家博物院中可略感一二。實踐團成員游覽了以“古代中國”“復興之路”和“復興之路·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、中國古代玉器藝術展等十余個專題陳列館,領略了中國悠久的歷史和博大精深的文化。在參觀過程中,實踐隊成員了解到國家博物院曾借助3D打印技術,再現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(等比例數字化3D打印復制)。盡管是仿制品,但實踐隊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:“難以想象如此細膩精致的文物竟能做到近乎百分百的復原!”

圖為實踐團隊員在觀摩3D打印復原水月觀音像細節

實踐團于 7 月 19 日走進圓明園遺址,成員們雖為無數文物古跡遭受不可彌補的破壞而深感痛惜,但同時也對先進技術修復和復原文物充滿了無限期望!

圖為實踐團成員于圓明園遺址景區門口合影

通過與圓明園遺址景區相關工作人員的交流,實踐團成員了解到一件文物的大致修復過程:首先,對受損文物進行全方位的立體掃描,以獲取其精確的形狀、尺寸等數據;隨后,將掃描所得數據傳輸至計算機,利用專業軟件進行處理和建模,生成與原文物高度相似的三維數字模型;接著,使用3D打印機打印出文物的復制品或修復所需的部件,如硅膠保護套(用于文物出土時的保護)或缺失部分(用于文物的修復)。不過,打印出來的部件可能需要進行一些后期處理,如打磨、上色等,使其更接近原文物的質感和外觀;最后,將打印部件與原文物進行精細的拼接。借此,實踐團成員真切感受到3D打印技術對文物修護、保護乃至展覽、傳承的巨大作用!此外,成員們還參觀了圓明園全景展覽館,發現館內的許多縮放比例模型部件都是由3D打印技術制成的,這無疑進一步增加了成員們對增材制造技術的重視程度!

圖為實踐團隊友拍攝的海晏堂遺跡與展覽館的海晏堂前景對比照

實踐團于 7 月 20 日至 22 日走進位于北京的創想三維公司進行實地參觀。該公司是一家從事 3D 打印設備生產制造以及銷售的企業單位,此次參觀開啟了實踐的第三階段。在創想三維北京銷售部,實踐隊員參觀了不同類型的 FDM 型 3D 打印機與光固化打印機,了解了當前這兩種類型 3D 打印機技術的發展前景。在技術人員的指導下,他們學習了三維掃描技術,進一步拓展了對 3D 打印技術的了解。此外,他們還在現場使用創想三維最新研發的高速打印 FDM 機器 K1 MAX 打印了洛陽龍門石窟的佛祖像。

在創想三維,實踐團成員與工作人員進行了深入交流。一方面,延續了學院與公司的合作,探討了學生社團組織與企業合作的下一步方向;另一方面,了解到了創想三維產品推陳出新和技術迭代升級的重點,為開展相關技術合作奠定了基礎。此外,公司經理表示:“3D 打印不僅在文物修復保護中發揮作用,在生活的各個方面、各個領域都有卓越貢獻。”確實如此,在航空航天、汽車制造、醫療等領域,都能看到 3D 打印的身影。團隊成員結合此前在校前期的預先學習以及在圓明園與國家博物館的參觀學習經歷,使整個實踐過程形成了閉環!​

隨著第三階段實踐環節的結束,“集智創想”暑期社會實踐團的本次實踐也即將落下帷幕。通過此次實踐調研,隊員們不僅學習了 3D 打印技術,了解了其在文物修護中的應用,對 3D 打印技術的發展前景以及在文物修護中的應用方向有了更深入的認識,而且對增材制造、3D 打印技術產生了更深厚的熱愛之情!

(通信員 王梓樺、苗成亮)