3D打印在文物修复方面的应用——以陶瓷类文物为例

2025-04-20 09:28:20

　　

　　蚀，也难逃人为的破坏。对破损的文物碎片进行修复， 还原出原本的风貌与信息，一直是科学家和考古学家亟 待解决的问题。

　　随着信息化社会的不断进步，3D 技术及其包括的 数字化采集技术、数据处理技术、感知技术等现代先进 技术，更符合古代文物修复原则中的可逆性原则、可辨 识性原则与可干预性原则，可以将数字保护的方式应用 于博物馆展品复制、文物保护修复等方面。运用3D 技 术修复文物有以下优势：

　　第三，打印。打印的机器有很多种，比较常规的用 于文物修复的是光敏树脂，也就是液化打印，是通过激 光在液体树脂上固化成型，精度为0.05mm。相比起熔融 沉积和粉末烧结成型，光敏树脂有着良好的精度，层纹 较少，表面光滑，有利于后期表面处理。

　　第四，修复检测。用砂纸将打印好的模型表面的支 撑去除，然后将模型与要修复的建盏进行拼合，为了更 好地测试建盏与模型是否完全吻合，可将水倒入拼合好 的碗中，用手掌将碗握住，若没有水流下，表明模型打印 成功。若偏差不大，也可用补土进行修补。

　　第一，精度高。三维扫描和3D 打印相比传统造物 PG电子网站PG电子网站方式，能提升文物修复的精度。

　　第二，不破坏。使用非接触式扫描，不直接在文物 上进行修复，避免人为损坏。

　　第三，效率高。3D 打印又称“快速制造”，相比传 统文物修复工序制作周期短，减少了烦琐的器物塑性、 仿制制作工序，提高了模具制作的工作效率。

　　2… 利用3D 打印技术修复文物主要有四个步骤 一是高精度三维数据的准确获取；二是三维软件的 运用；三是3D 打印成型；四是后期上色处理。 3… 步骤简述 结合这件烛台，进一步阐述修复过程。 此烛台缺失部分较大，且有两部分缺损，我们利用 三维扫描与3D 打印技术将缺失部分复原。

　　第二，修复。将模型导入3Dmax 建模软件，由于文物 缺损部分为两大块，我们分开进行修复，在3Dmax 里切 出横截面，沿中线转出完整烛台模型。

　　第六，打磨。分别用400、600、800 目的砂纸对模 型表面进行打磨，如有破损可以用补土修整，将表面的 层纹、砂纸纹打磨平整。打磨好后喷一层灰色补土，若 在灰色补土下有明显的层纹、砂纸纹痕迹，继续打磨至 看不到纹路为止。

　　图1 第一，扫描。由于三维扫描技术可以实现非接触性 测量和数据采集，具有便携、高效、精准的特点，能够获 得烛台三维数字模型，此模型能够对接多个建模软件进 行修复，具体步骤是将扫描仪用三脚架固定，利用转台 工具进行扫描，扫描后生成三维模型。

　　基金项目：本论文为基于 3D 打印技术对北京重大文物修复、复制与衍生品设计的研究项目 ·10·

　　［1］… 余健 .…3D 技术在文物修复中的应用——以四川广 汉三星堆博物馆三维扫描和 3D 打印为例［C］. 第 十二届全国文物修复技术研讨会，2017.

　　“陶瓷”是人类利用黏土矿物或岩石等多种自然资 源，经过火烧制成的技术成果。它与人类历史文明有着 十分密切的关系，尤其是我国瓷器的发明及其工艺和技 术的辉煌成就，对人类的生活与文化都曾作出过很大的 贡献，具有历史，艺术，科学价值。

　　古代陶瓷修复以实用价值为主，传统的修复方式为 金缮或锔瓷。所谓金缮，就是用大漆黏合碎片或补充缺 口，并在漆表面敷上金粉或者贴上金箔。锔瓷是用金刚 钻钻孔，用锔钉把瓷片抓牢，制作工艺繁复，需要专门的 手艺工匠传承人，锔瓷需要直接在文物上开孔，造成不 可逆的伤害。

　　随着3D 打印技术的发展以及在各个领域的广泛运 用，将传统文物修复与现代新兴技术相结合，利用现代 的数字化手段进行新的尝试，一方面减少人为的破坏； 另一方面为文物的保护修复与陈列展示工作提供更多 的选择性。

　　文物是中华文化之瑰宝，记载着中华民族的兴衰成 败，具有重要的历史价值和科学研究价值。但是，在几 千年的光阴中，许多珍贵的文物就算抵得住自然的侵

　　摘  要：文物是中华文化之瑰宝，记载着历史的兴 衰与成败，具有重要的历史价值与科学研究价值。然 而，传统的文物修复方式大多需要直接接触文物，且效 率低，质地脆弱，不适用大面积缺损的文物，不利于文物 的保护与科学研究。三维扫描与3D 打印技术凭借精度 高、不破坏、效率高等优势应用于博物馆展品复制、文物 保护修复等方面。介于三维扫描与3D 打印的种种优势， 笔者结合实例，进一步探索将现代数字技术运用于文物 修复工作中的可能性。

　　现代陶瓷文物修复采用石膏翻模的方式，步骤为： 第一，清洗（清洗掉文物表面的污物凝结物等，出水文 物需要清洗脱盐，用特定溶液将陶瓷的有害盐去除）； 第二，粘接（用黏合剂将器物破损或断裂的部位重新黏 合在一起，使之恢复为一个整体）；第三，配补（需要用 到的材料有石膏粉、环氧树脂、滑石粉等，先将橡皮泥翻 模，填入膏状物定型，固化后，将多余坚硬部分修补平 整，补缺后用木砂纸打磨平整，缝隙处用瓷器腻子填平， 最后用细致水磨砂纸磨平）；第四，上色（经上述步骤后 与原色有较大差距，用矿物质颜料进行上色处理，改变 色差）。传统的修复方式工艺繁复，石膏翻模的方式需 要将文物进行翻模制作，需要直接接触文物，不利于文 物保护，且石膏机械强度低，质地脆弱，所以石膏翻模的 方式并不适用于大面积缺损文物的修复。

　　图3 再导入 Zbrush 将多余部分修剪掉，获得要打印的修 复模型形状。

　　4… 结语 虽然3D 打印在文物修复方面有明显的优势，但是 拼接、打磨、上色等工作都需要借助传统文物修复手法 来进行，在修复过程中还会运用到部分传统文物修复的 经验，所以与其说3D 技术是一种新的文物修复手段，不 如说3D 技术是传统文物修复手法的补充和完善。 因此，我们不应该完全摒弃传统文物修复手艺，而 是革故鼎新，将传统技术与现代手段相结合，为我国建 设文化强国添砖加瓦。