3D打印技術(shù)在古建筑紋飾復(fù)原中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

何巖 楊埜長(zhǎng)春建筑學(xué)院

3D打印技術(shù)在古建筑紋飾復(fù)原中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

何巖 楊埜長(zhǎng)春建筑學(xué)院

近年來(lái)，3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷增加，在醫(yī)療、建筑等方面均發(fā)揮出了重要優(yōu)勢(shì)，如何將3D打印技術(shù)有效的應(yīng)用在古建筑紋飾復(fù)原方面，同時(shí)加以實(shí)現(xiàn)及推廣，對(duì)于提高古建筑的研究與社會(huì)價(jià)值有著極為關(guān)鍵的重要作用，因此本文就3D打印技術(shù)在古建筑紋飾復(fù)原中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)展開(kāi)探究，并總結(jié)出3D打印技術(shù)如何在古建筑紋飾復(fù)原中得以有效應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵字：3D打印技術(shù) 古建筑 紋飾復(fù)原 應(yīng)用 實(shí)現(xiàn)

3D打印技術(shù)是一項(xiàng)重要的生產(chǎn)制造技術(shù)，隨著時(shí)間的推移，3D打印已不再僅涉及制造與加工領(lǐng)域，在技術(shù)還原與物體結(jié)構(gòu)修復(fù)方面，也有著重大突破，隨之在古建筑紋飾復(fù)原方面，也被小范圍試用。我國(guó)多個(gè)地區(qū)的古建筑紋飾復(fù)原工作，均能明顯的看到3D打印技術(shù)的身影，在3D打印技術(shù)日趨成熟的背景下，做好技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)，對(duì)于更好的開(kāi)展古建筑紋飾復(fù)原工作有著重要意義。

1 3D打印技術(shù)的概念

3D打印技術(shù)的概念，最早在1984年被提出，于1986在美國(guó)研制出第一臺(tái)可用于實(shí)際生產(chǎn)的3D打印設(shè)備。早期的3D打印技術(shù)主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，對(duì)于其余領(lǐng)域并不涉及。而后，隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，其較強(qiáng)的實(shí)用性與便捷性，使其成為各行業(yè)及各領(lǐng)域最為青睞的制造設(shè)備。3D打印在學(xué)術(shù)上被稱為“添加制造”(additive manufacturing)技術(shù)，通過(guò)三維掃描的形式對(duì)物體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行集合，添加相應(yīng)的材料，來(lái)實(shí)現(xiàn)打印與制造的目標(biāo)。最早的3D打印技術(shù)應(yīng)用，主要采用紫外線與激光切割的方式，而后隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷增多，CAD建模、測(cè)量、接口軟件、數(shù)控等技術(shù)硬件，逐漸成為3D打印設(shè)備不可或缺的一部分。

2 古建筑的復(fù)原保護(hù)

古建筑的復(fù)原是指利用現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行古建筑的修復(fù)工作，目前的古建筑修復(fù)復(fù)原工作基本以手工復(fù)原為主，在現(xiàn)代電子技術(shù)方面的應(yīng)用較少，但3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，打破了這一格局。3D打印技術(shù)，通過(guò)使用3D立體復(fù)原圖像，根據(jù)提供的材料，對(duì)建筑物體進(jìn)行三維立體的復(fù)原。3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，能夠較為真實(shí)的復(fù)原古建筑，與原有建筑的相似度，達(dá)到99%以上，在對(duì)細(xì)節(jié)的處理方面，3D打印技術(shù)與其余技術(shù)相比，不僅有著高質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)對(duì)復(fù)原效率方面也有顯著提升。經(jīng)3D復(fù)原的古建筑真實(shí)性較高，符合現(xiàn)代古建筑復(fù)原與保護(hù)的需要。由于使用材料與加工工藝的不同，3D復(fù)原在保障真實(shí)性的同時(shí)，又能達(dá)到古建筑復(fù)原的安全質(zhì)量指標(biāo)，與以往技術(shù)相比，3D打印技術(shù)綜合能力更強(qiáng)，更具有觀賞性，這也在一定程度上提高了古建筑復(fù)原的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值，為古建筑復(fù)原與保護(hù)工作提供有力支持。

3 3D打印在古建筑紋飾復(fù)原中的實(shí)現(xiàn)案例

3.1 沈陽(yáng)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(dāng)時(shí)繞盛京城東、西、南、北四塔之一。據(jù)寺內(nèi)碑文記載：“盛京四面各建莊嚴(yán)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。”四塔寺象征四大金剛威震四方，護(hù)國(guó)安民。后來(lái)經(jīng)過(guò)政府的幾次維修，北塔法輪寺以自己獨(dú)特的文化內(nèi)涵和嶄新的面目呈現(xiàn)在世人面前。

3.2 北塔紋飾的三維復(fù)原方法

三維仿真技術(shù)是多種技術(shù)的綜合，包括實(shí)時(shí)三維圖形技術(shù)，立體顯示技術(shù)等，對(duì)于三維仿真技術(shù)在古建筑中的復(fù)原，主要的思路是通過(guò)三維掃描構(gòu)建數(shù)字化模型，研究如何將古建筑中的紋飾通過(guò)高清數(shù)碼照相機(jī)進(jìn)行空間外形、結(jié)構(gòu)和色彩的拾取，以獲得紋飾的表面空間坐標(biāo)，再將紋飾的立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)高清的數(shù)字化模型的構(gòu)建。

3.3 數(shù)字化模型的3D打印實(shí)現(xiàn)

在完成三維立體掃描之后，需要進(jìn)行數(shù)字化模型的打印，該階段需要使用計(jì)算機(jī)程序運(yùn)算，將掃面數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納操作，對(duì)每一項(xiàng)3D打印數(shù)據(jù)，均需要進(jìn)行精密的計(jì)算，使其符合數(shù)字化模型的標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)程序在數(shù)字化模型的打印過(guò)程中扮演著重要角色，始終需要控制打印設(shè)備切割的角度，任何的偏差均會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，所以數(shù)字化模型的3D打印實(shí)現(xiàn)，需要借助計(jì)算機(jī)程序的幫助。

4 3D打印在古建筑紋飾復(fù)原中的可行性應(yīng)用

古建筑紋飾是古建筑悠久歷史與制造工藝的體現(xiàn)，對(duì)于歷史研究與藝術(shù)發(fā)展有著難以估量的重要價(jià)值，但長(zhǎng)期處于惡劣環(huán)境下的古建筑紋飾損毀嚴(yán)重，現(xiàn)已發(fā)掘的古建筑紋飾中，一半以上已出現(xiàn)不同程度的損壞，需要借助復(fù)原技術(shù)，進(jìn)行古建筑紋飾的復(fù)原工作。3D打印技術(shù)在古建筑紋飾復(fù)原中面臨的問(wèn)題是三維掃描建模問(wèn)題，由于大部分古建筑紋飾損毀嚴(yán)重，在三維掃描過(guò)程中，需要根據(jù)相關(guān)的歷史文獻(xiàn)，對(duì)掃描的結(jié)果進(jìn)行修改，以此來(lái)對(duì)古建筑進(jìn)行復(fù)原工作。與其余復(fù)原技術(shù)相比，3D打印技術(shù)在古建筑紋飾復(fù)原中缺少一定的靈活性，但從古建筑紋飾復(fù)原的社會(huì)價(jià)值方面而言，3D打印技術(shù)復(fù)原效率更高，質(zhì)量更好，在古建筑的保護(hù)過(guò)程中，紋飾不容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)3D打印技術(shù)可對(duì)同一時(shí)期的古建筑紋飾進(jìn)行修改復(fù)原，大大的減少了古建筑紋飾的復(fù)原時(shí)間，有利于古建筑紋飾復(fù)原工作的順利進(jìn)行。

3D打印技術(shù)在古建筑紋飾復(fù)原中的應(yīng)用可行性較大，但就目前的3D打印技術(shù)而言，仍然需要進(jìn)一步的發(fā)展與改進(jìn)，從而滿足古建筑紋飾復(fù)原的需要，設(shè)計(jì)出符合古建筑紋飾復(fù)原的3D打印設(shè)備是問(wèn)題的關(guān)鍵所在。3D打印技術(shù)在古建筑紋飾復(fù)原中的應(yīng)用勢(shì)在必行，在未來(lái)的古建筑紋飾復(fù)原的發(fā)展中，3D打印技術(shù)必然成為主要的復(fù)原技術(shù)，以3D打印技術(shù)為主體的古建筑紋飾復(fù)原體系必將形成。采用3D打印技術(shù)進(jìn)行古建筑紋飾的復(fù)原，在真實(shí)性與復(fù)原效果方面，均有著難以超越的重要作用，充分的利用現(xiàn)代科學(xué)加工處理技術(shù)，提高古典藝術(shù)的還原與發(fā)展，對(duì)于提高古建筑的歷史價(jià)值極為重要。

5 結(jié)語(yǔ)

作為重要的文化遺產(chǎn)，古建筑紋飾的重要價(jià)值不言而喻，不僅推動(dòng)了區(qū)域的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展，也能夠充分的體現(xiàn)出該地區(qū)的文化發(fā)展水平，對(duì)地區(qū)的整體發(fā)展均有著難以替代的作用。在經(jīng)歷了長(zhǎng)期的風(fēng)雨洗禮后，大部分的古建筑紋飾均需要進(jìn)行大規(guī)模的復(fù)原工作，這對(duì)古建筑紋飾復(fù)原工作的質(zhì)量與效率提出了嚴(yán)格的要求，積極有效的利用現(xiàn)代科學(xué)加工技術(shù)尤為重要，作為加工制造技術(shù)的先驅(qū)，3D打印技術(shù)即成為推動(dòng)古建筑紋飾修復(fù)工作順利進(jìn)行的新動(dòng)力。

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