3D打印技術在漆木器文物保護領域的應用探討

摘要：3D打印技術可以在不接觸文物的情況下，精準獲取文物的真實數據和詳細信息，快速打印文物復制品和修復修補配件，極大地避免了保護工作中對文物的二次損傷，提高了文物復制和文物修復的效率和安全性。目前，3D打印技術在文物保護領域上的應用日益增多，但在漆木器保護領域的應用卻鮮有報道。該文根據3D打印技術的原理和特點，對其在漆木器文物保護領域應用的必要性和應用范圍進行分析總結，發現在漆木器的復制、漆木器的修復、漆木器數據庫的建立、漆木器展出及漆木器定制化創作等方面具有廣闊的應用空間。此外，還對目前3D打印技術在漆木器文物保護領域應用存在的問題進行總結，并對未來的應用前景進行展望。

關鍵詞：3D打印技術；文物保護；漆木器；復制；修復；應用

中圖分類號：K876.6 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4110（2024）09（a）-0085-05

Application of 3D Printing Technology in the Field of Lacquerware Cultural Relics Protection

ZHANG Shuo， ZHU Yuwei

（Yangzhou Museum， Yangzhou Jiangsu， 225125， China）

Abstract： 3D printing technology can accurately obtain the real data and detailed information of cultural relics without contacting them， and quickly print cultural relics replicas and repair accessories， which greatly avoids the secondary damZvcuuhqIEDoYu6lOTTMPDmi6RwyKuRTuVd0tc6z6Qns=age to cultural relics in the protection work and improves the efficiency and safety of cultural relics replication and restoration. At present， the application of 3D printing technology in the field of cultural relics protection is increasing， but the application in the field of cultural relics protection of lacquerware is rarely reported. Based on the principle and characteristics of 3D printing technology， this paper analyzes and summarizes the necessity and scope of its application in the field of lacquerware protection， and finds that it has broad application space in the replication， repair， database establishment， exhibition and customized creation of lacquerware. In addition， the current problems of 3D printing technology in the field of lacquerware protection are summarized， and the future application prospects are prospected.

Key words： 3D printing technology; Cultural relics protection; Lacquerware; Replication; Repair; Application

文物是人類歷史上重要的物質文化遺產和精神文化遺產，是人類智慧與文明的結晶。文物既可以展示古人的高超技藝，又能夠映射時代思想和文化內涵，具有重要的歷史、科學、文化、藝術等價值[1]。但是在漫長的歲月中，自然的侵蝕和人為的破壞已讓傳承至今的文物十分脆弱，作為有機質文物代表的漆木器更是如此，考慮其唯一性和不可再生性等性質，采取安全及時的保護措施和科學有效的保護手段尤為重要。3D打印技術具有“無實物接觸”和“個性化定制”的特點[2]，可以實現在不接觸文物的同時，精準收集儲存文物的真實數據和詳細信息，快速打印文物復制品和修復補配件，極大地避免了保護工作中對文物的二次損壞，提高了文物修復的安全性及工作效率等，因此，該技術在文物保護領域受到了強烈的關注。目前，在業界內已有很多關于3D打印技術在文物保護方面的研究，如上海印刷集團與新疆龜茲研究院對龜茲石窟的佛像和壁畫進行掃描和復制[3]，龍門石窟研究院對龍門石窟金剛經洞進行打印修復[4]，國家博物館利用3D打印技術仿制出鎏金銅觀音造像和戰國雙獸首三輪盤[5]，上海視覺藝術學院對近現代工藝品雙龍瓶和漢代三足陶鼎進行了復制和修復[6]，故宮博物院將3D打印技術與傳統金屬文物修復技術結合對館藏遼代金屬面具進行修補復原[7]，上海博物館文物保護科技中心采用3D掃描打印技術對越窯青釉執壺進行補配修復等[8]。浙江大學文化遺產研究院李志榮院長曾表示：“現如今3D打印技術在文物修復上的應用，我國已經走在了世界前列。”由此可見，3D打印技術在我國文物保護領域上的應用研究已經取得一定的成果，但是有關該技術在漆木器文物保護領域的應用研究卻少之又少。因此，本文以漆木器文物保護為視角，探討3D打印技術在漆木器文物保護上的應用。

1 3D打印技術的原理和分類

3D打印技術，又稱增材制造技術，起源于20世紀80年代，是快速成型技術的一種。該技術集計算機、電子、激光、機械、材料等科學技術于一體，在航天航空、汽車制造、工業設計、建筑工程以及生物醫療等領域已得到廣泛應用[9-11]。與傳統加工方式相比，3D打印不需要昂貴的模具和復雜的機械加工，在掃描或設計出所需要打印的產品后，基于離散—堆積思想，將規則的模型離散為一系列有序的二維層片單元，再選擇合適的加工參數將每個層片的圖像和輪廓信息打印成形并逐層堆疊，最終得到三維立體實物[12-13]。目前，在文物保護領域應用較多的3D打印技術有FDM熔融沉積成型、SLA立體光固化成型、SLS選擇性激光燒結成型、3DP三維打印黏結成型及LOM分層實體制造等。總之，打印對象的類型、屬性及材料會決定3D 打印技術的類型選擇。

2 3D打印技術在漆木器文物保護領域應用的必要性

漆木器是由木胎、大漆、顏料、地仗或干性油等有機和無機復合材料組成的一類特殊器物，是我國優秀文化遺產的重要組成部分。迄今為止，考古發現最早的漆木器是浙江蕭山跨湖橋遺址出土的距今大約8 000多年新石器時期的漆弓[14]。歷經幾千年的漆木器深埋于地下，在土壤或地下水中的酸堿鹽、微生物、氧氣等因素的影響下，會發生一系列復雜的化學反應，致使漆木器喪失原有的力學強度，變得愈發脆弱。在考古發掘過程中，墓室一旦開啟，空氣會迅速滲入，陰暗、少氧、低溫、高濕的漆木器保存環境會發生劇烈變化，受溫度、濕度、光線和空氣污染物等因素的影響，漆木器會發生一系列病害，有時病害發展迅速，以至于來不及送入保護實驗室就發生致命的破壞甚至消失。在日常保存和展出過程中，也會因為溫濕度、光照條件、空氣污染物和有害生物等保存環境因素或者人為操作不當等問題導致一些病害產生，從而使漆木器遭到不可逆的損壞。因此，采取科學合理的保護方法，開展及時有效的保護措施尤為重要。3D打印技術具有無實物接觸和個性化定制的特點，相比其他方法擁有效率高、精度高、安全性強等優勢。在考古挖掘工作中，可以在不接觸文物的同時，快速收集出土漆木器文物的原始信息，盡可能地保留文物出土原貌，避免由于保存環境的變化或其他特殊情況使文物遭到不可逆的損壞，從而導致文物的真實信息缺失或徹底消失。在漆木器的保存和展出過程中，也可以依靠3D打印技術的特點和優勢，在不接觸文物的情況下進行復制品打印，并利用復制品代替不適宜展出的文物向觀眾進行展示。此外，在漆木器的修復過程中，也可利用該技術進行翻模和補配件打印。鑒于此，3D打印技術是目前漆木器文物保護領域非常有意義且必要的技術手段。

3 3D打印技術在漆木器文物保護領域的應用范圍

3.1 漆木器的復制

近些年，預防性文物保護理念和技術有了長足的進步，在文物的保存和展出過程中已經能夠盡可能避免或減少各種因素對文物造成的損壞。但減少并不代表杜絕，在日常保存和展覽過程中，由于保存環境或人為操作等問題，總會導致一些病害產生，從而使文物遭到不可逆的損傷，因此制作文物的復制品尤為重要。特別是珍貴且又易損的漆木器類有機質文物，其具備無法比擬的文物價值，但又對保存環境要求十分苛刻，不宜直接向觀眾展示原件，此時就需要在展陳中展示復制品，并盡可能還原其原貌，向觀眾充分展示出它的歷史、文化、藝術、科技等價值。此外，還有些保存狀況較差的漆木器文物，也不宜直接展示原件，只能展示其復制品。傳統的翻模工藝不適宜一些漆木器的復制，這種利用石膏、硅橡膠等材料在文物本體上進行翻模的方法會直接接觸文物本體，極易對漆器造成進一步的損壞。利用3D打印技術可以做到在不接觸漆木器的前提下，收集到漆木器的完整信息，在完成本體復制的同時，杜絕復制工作給文物帶來的二次損害，極大地提高了文物復制的安全性。不僅如此，利用3D打印技術復制文物還可以捕捉到文物的細節特征，避免了傳統翻模工藝復制可能造成的文物信息丟失或文物變形等問題，充分保障文物復制的精度。3D打印還比傳統翻模復制方法周期短、效率高，能夠降低文物復制工作的時間和資源。因此，這種與文物零接觸、打印精度高、耗時少的3D打印技術在漆木器文物的復制上具有較大的應用空間。例如，圖1為揚州博物館展出的蕭后冠復原件。

3.2 漆木器的修復

3D打印技術在漆木器修復上的應用主要歸納為兩個方面：一是漆木器數據模擬修復；二是漆木器實體的補配。漆木器數據模擬修復是指通過對漆木器的非接觸性掃描，得到修復工作所需要的數據，如文物的器型、紋飾和銘文等，再通過影像處理技術修復并增強文物的圖像，突出文物的細節和特點，使文物更加清晰和真實。同時將其數字化儲存并利用計算機進行虛擬修復，為后續文物實體修復提供數字信息和技術支撐。漆木器實體的補配是指在獲取文物的真實數據后，直接打印出漆木器所需的補配件，再結合傳統的文物修復技術和方法進行填充和修補，如果此時文物缺失面比較大，可以用對稱的部件或者相似部件復制打印，也可以利用計算機系統進行布爾運算，將缺失部位計算繪制后進行打印。在完成配件打印后，再結合傳統的修復方式進行粘貼補配。此外，對于那些缺損嚴重和紋飾精細的漆器，采用傳統的方法進行修補不僅費時費力，而且經常難以達到預期的效果，采用3D打印進行缺失配件和紋飾的復制打印，不僅減少了修復的工作量還提高了準確度，完全可以作為漆木器文物修復的一種新嘗試。

3.3 漆木器數據庫的建立

現如今，在文物保護領域利用現代科技手段日益普遍，文物保護與3D打印等數字化技術結合更是當前的研究熱點。在此基礎上，若能成功建立一個文物數據庫，那必將成為文物保護領域數字化建設的“助推器”。建立漆木器數據庫，將文物的器型、紋飾、銘文等特征信息以數字化的形式保存下來，既可以實現文物的保護和傳承，又能夠在文物日常管理過程中快速完成文物信息的查詢、合并、索引等操作，方便文物工作者的檢索和管理，同時也為文物修復工作、盤庫工作和科學研究等工作提供重要的數據信息和技術支持。應用3D打印技術中的三維掃描可以在不接觸文物的情況下獲取文物的形狀、結構和紋飾等詳細信息，并將其進行數字化采集和建模，進而轉換為一系列的二進制代碼輸入計算機進行數據庫的錄入，在不破壞文物的同時，做到精確記錄和保存。此外，文物一般都年代比較久遠，其材質、狀態和損壞程度各不相同，特別是出土的文物，出土時和出土后隨著保存環境的變化和時間的推移經常會出現一些病害和損傷。利用3D打印技術建立的虛擬模型可以將文物的全部信息保存為數據文件，最大程度地保留文物出土原貌，保存文物真實信息，為后續的價值認知和科學研究提供支撐。鑒于此，通過3D打印技術建立漆木器數字模型庫，即漆木器數據庫有著非常光明的前景。

3.4 漆木器的展出

文物的活化利用是如今文物保護的一個重要課題，處理好文物保護與利用的關系，做到保護與利用并舉，讓文物“活起來”，將文物“用起來”，一直是文保人努力的方向。而文物的展示展出是文物活化利用的一個重要表現形式，其具備的教育性和科普性是新時代文化交流和文明傳承的窗口。將3D打印技術應用到漆木器文物的展出中，以精致準確的實體3D漆木器模型展示代替傳統圖片展示，實現動態過程實體化，既能夠克服漆木器文物實體展出對環境的嚴苛要求，又能夠更好地將漆木器文物的整體形象展現給觀眾，優化觀眾的觀展體驗，實現提升觀眾的文化素質和科學素養的教育功能。此外，還可以利用3D打印技術結合數字多媒體全方面展示漆木器的修復步驟，讓觀眾對漆木器修復的工作方法和工作流程更加了解，讓觀眾對漆木器重現華光的過程有更為直接的感受。允許觀眾利用數字多媒體更詳細、直觀地瀏覽文物，提供更加豐富和深入的文物體驗與教育機會，加深人們對漆木器保護的科學認識，提高觀眾的文物保護意識，將文物展出的教育性和科普性發揮到極致，為文物展出工作高質量發展注入新活力。

3.5 漆木器的定制化創作

利用3D打印技術還能夠為漆木器的創意制作提供技術支持。與傳統的漆木器制作工藝相比，3D打印技術具有精度高、制作周期短和定制化的特點，在確定創意構思后，只需在電腦中繪制建立模型再輸出到3D打印機中打印生產，既簡單快捷，又能夠實現定制化創作。將3D打印技術融入漆器的制作，不僅能夠啟發現代漆器設計師從多角度創作，豐富漆器器型，讓漆木器創作更加個性化和多元化，而且還能夠增加漆木器文化的表現形式，從多角度展現漆木器的功能及審美價值，展示其獨特文化內涵，提高人們對漆木器的認知程度，拓展其發展生存空間，推動漆木器文化的有效傳播。

4 3D打印技術在漆木器文物保護領域應用存在的問題

3D打印技術相比傳統的文物保護技術具有精度高、速度快、安全性強和個性化定制等優勢，在文保領域的應用屢見不鮮，技術也愈發成熟。但眾所周知文物保護是一個極其特殊的行業，尤其是漆木器保護工作，其工藝復雜、流程漫長且步驟繁多。如今3D打印技術只能應用在漆木器保護工作的某一個步驟或某一個方向，還有諸多挑戰和問題亟待解決。在整個漆木器保護工作流程中，只有資料錄入和修復整形兩個步驟可以應用到3D打印技術，而且完成修復整形這一步驟，僅依靠3D打印技術也不能完成，還需要使用如粘接、打磨、上色、彩繪等傳統的文物修復手段，所以目前3D打印技術一般還只作為傳統文物修復手法的補充和完善。不僅如此，截至現在，3D打印漆木器文物的技術尚不成熟，打印材料的選擇也比較單一，修復工作最后選擇的補配材料大多還是樹脂類材料，不能使用大漆、瓦灰、木材等原料。3D打印技術在漆木器文物保護領域應用的另一個問題是成本和可及性，高質量的3D打印設備和材料都很昂貴，并非所有的博物館和文保中心都有資源或資金購買和使用這項技術，而且能夠掌握3D打印技術和操作設備的專業人員也很稀缺。此外，3D打印技術帶來的一系列法律和倫理問題也應引起重視，在享受利用3D打印技術等高科技給文物修復帶來便利的同時，也要加強對高科技的了解和研究，以便應對可能出現的關于文物鑒定、知識產權等方面的問題。總之，3D打印技術為漆木器文物保護領域帶來諸多好處的同時，也還有很多與該技術相關的挑戰和問題需要解決。

5 3D打印技術在漆木器文物保護領域的應用前景

3D打印技術以其“無實物接觸”和“個性化定制”的工作特點，符合漆木器文物保護工作的需要，也更契合文物修復原則中的可逆性原則。與傳統的保護方法相比，無論是在漆木器復制和修復，還是在數據庫建立、展出和定制化創作的工作中，都具有高效、精準和安全的優勢，已經可以作為一項成熟的保護手段廣泛應用。雖然目前還面臨著一些的挑戰和問題，但隨著科學技術的不斷進步和學科交叉的深入融合，3D打印技術會隨之飛速發展，打印機的設備愈發多樣，價格更加親民，漆灰、木材等各種打印材料會不斷涌現，有關3D打印文物的法律法規和規章制度也會逐步完善。因此，相信不久的將來3D打印技術在漆木器保護上的應用會越來越x2HM0M12uf+dNCLDIBe1BQ==成熟、越來越寬泛，給文物保護工作帶來方方面面的便利。

6 結束語

3D打印技術作為一項前沿科技，貼合文物保護原則，具備精度高、效率高、安全性強和個性化定制等優勢，在漆木器文物保護領域上具有應用的必要性且應用廣泛前景。但截至目前，該技術在漆木器文物保護領域的應用尚談不上顛覆，還有一些問題和挑戰尚需解決，但隨著3D打印技術的不斷發展，其在漆木器文物保護領域的應用會越來越深入。作為文物工作者，我們應該積極推動傳統文物保護技術和現代3D打印技術相結合，革故鼎新，開辟出一條新的文物保護道路，讓歷史文物綻放出時代風華，為我國文化強國事業添磚加瓦。

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