3D打印技術在古建筑紋飾復原中的應用與實現

何巖 楊埜長春建筑學院

3D打印技術在古建筑紋飾復原中的應用與實現

何巖 楊埜長春建筑學院

近年來，3D打印技術的應用領域不斷增加，在醫療、建筑等方面均發揮出了重要優勢，如何將3D打印技術有效的應用在古建筑紋飾復原方面，同時加以實現及推廣，對于提高古建筑的研究與社會價值有著極為關鍵的重要作用，因此本文就3D打印技術在古建筑紋飾復原中的應用與實現展開探究，并總結出3D打印技術如何在古建筑紋飾復原中得以有效應用與實現。關鍵字：3D打印技術 古建筑 紋飾復原 應用 實現

3D打印技術是一項重要的生產制造技術，隨著時間的推移，3D打印已不再僅涉及制造與加工領域，在技術還原與物體結構修復方面，也有著重大突破，隨之在古建筑紋飾復原方面，也被小范圍試用。我國多個地區的古建筑紋飾復原工作，均能明顯的看到3D打印技術的身影，在3D打印技術日趨成熟的背景下，做好技術的應用與實現，對于更好的開展古建筑紋飾復原工作有著重要意義。

1 3D打印技術的概念

3D打印技術的概念，最早在1984年被提出，于1986在美國研制出第一臺可用于實際生產的3D打印設備。早期的3D打印技術主要應用于工業生產，對于其余領域并不涉及。而后，隨著3D打印技術的不斷發展，其較強的實用性與便捷性，使其成為各行業及各領域最為青睞的制造設備。3D打印在學術上被稱為“添加制造”(additive manufacturing)技術，通過三維掃描的形式對物體結構數據進行集合，添加相應的材料，來實現打印與制造的目標。最早的3D打印技術應用，主要采用紫外線與激光切割的方式，而后隨著應用領域的不斷增多，CAD建模、測量、接口軟件、數控等技術硬件，逐漸成為3D打印設備不可或缺的一部分。

2 古建筑的復原保護

古建筑的復原是指利用現代技術進行古建筑的修復工作，目前的古建筑修復復原工作基本以手工復原為主，在現代電子技術方面的應用較少，但3D打印技術的出現，打破了這一格局。3D打印技術，通過使用3D立體復原圖像，根據提供的材料，對建筑物體進行三維立體的復原。3D打印技術的優勢在于，能夠較為真實的復原古建筑，與原有建筑的相似度，達到99%以上，在對細節的處理方面，3D打印技術與其余技術相比，不僅有著高質量的優勢，同時對復原效率方面也有顯著提升。經3D復原的古建筑真實性較高，符合現代古建筑復原與保護的需要。由于使用材料與加工工藝的不同，3D復原在保障真實性的同時，又能達到古建筑復原的安全質量指標，與以往技術相比，3D打印技術綜合能力更強，更具有觀賞性，這也在一定程度上提高了古建筑復原的經濟價值與社會價值，為古建筑復原與保護工作提供有力支持。

3 3D打印在古建筑紋飾復原中的實現案例

3.1 沈陽北塔建筑紋飾背景資料

北塔法輪寺建于清崇德八年（公元1643年）癸未仲春，順治二年（公元1645年）乙酉仲夏告竣，是當時繞盛京城東、西、南、北四塔之一。據寺內碑文記載：“盛京四面各建莊嚴寶寺，每寺大佛一尊，左右佛二尊，菩薩八尊，天王四位，浮圖一座，東為慧燈朗照，名曰永光寺；南為普安眾庶，名曰廣慈寺；西為虔祝圣壽，名曰延壽寺；北為流通正法，名曰法輪寺?！彼乃孪笳魉拇蠼饎偼鹚姆?，護國安民。后來經過政府的幾次維修，北塔法輪寺以自己獨特的文化內涵和嶄新的面目呈現在世人面前。

3.2 北塔紋飾的三維復原方法

三維仿真技術是多種技術的綜合，包括實時三維圖形技術，立體顯示技術等，對于三維仿真技術在古建筑中的復原，主要的思路是通過三維掃描構建數字化模型，研究如何將古建筑中的紋飾通過高清數碼照相機進行空間外形、結構和色彩的拾取，以獲得紋飾的表面空間坐標，再將紋飾的立體信息轉換為計算機能直接處理的數字信號，實現高清的數字化模型的構建。

3.3 數字化模型的3D打印實現

在完成三維立體掃描之后，需要進行數字化模型的打印，該階段需要使用計算機程序運算，將掃面數據進行歸納操作，對每一項3D打印數據，均需要進行精密的計算，使其符合數字化模型的標準，計算機程序在數字化模型的打印過程中扮演著重要角色，始終需要控制打印設備切割的角度，任何的偏差均會導致嚴重的后果，所以數字化模型的3D打印實現，需要借助計算機程序的幫助。

4 3D打印在古建筑紋飾復原中的可行性應用

古建筑紋飾是古建筑悠久歷史與制造工藝的體現，對于歷史研究與藝術發展有著難以估量的重要價值，但長期處于惡劣環境下的古建筑紋飾損毀嚴重，現已發掘的古建筑紋飾中，一半以上已出現不同程度的損壞，需要借助復原技術，進行古建筑紋飾的復原工作。3D打印技術在古建筑紋飾復原中面臨的問題是三維掃描建模問題，由于大部分古建筑紋飾損毀嚴重，在三維掃描過程中，需要根據相關的歷史文獻，對掃描的結果進行修改，以此來對古建筑進行復原工作。與其余復原技術相比，3D打印技術在古建筑紋飾復原中缺少一定的靈活性，但從古建筑紋飾復原的社會價值方面而言，3D打印技術復原效率更高，質量更好，在古建筑的保護過程中，紋飾不容易出現質量問題，同時3D打印技術可對同一時期的古建筑紋飾進行修改復原，大大的減少了古建筑紋飾的復原時間，有利于古建筑紋飾復原工作的順利進行。

3D打印技術在古建筑紋飾復原中的應用可行性較大，但就目前的3D打印技術而言，仍然需要進一步的發展與改進，從而滿足古建筑紋飾復原的需要，設計出符合古建筑紋飾復原的3D打印設備是問題的關鍵所在。3D打印技術在古建筑紋飾復原中的應用勢在必行，在未來的古建筑紋飾復原的發展中，3D打印技術必然成為主要的復原技術，以3D打印技術為主體的古建筑紋飾復原體系必將形成。采用3D打印技術進行古建筑紋飾的復原，在真實性與復原效果方面，均有著難以超越的重要作用，充分的利用現代科學加工處理技術，提高古典藝術的還原與發展，對于提高古建筑的歷史價值極為重要。

5 結語

作為重要的文化遺產，古建筑紋飾的重要價值不言而喻，不僅推動了區域的經濟與社會發展，也能夠充分的體現出該地區的文化發展水平，對地區的整體發展均有著難以替代的作用。在經歷了長期的風雨洗禮后，大部分的古建筑紋飾均需要進行大規模的復原工作，這對古建筑紋飾復原工作的質量與效率提出了嚴格的要求，積極有效的利用現代科學加工技術尤為重要，作為加工制造技術的先驅，3D打印技術即成為推動古建筑紋飾修復工作順利進行的新動力。

[1]任芮佳,劉煜,葉綿源,郭若楠.海南騎樓古建筑構件紋飾藝術[J].價值工程,2015,34(31):256-258