利用3D列印加強(qiáng)考古研究

維吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)的虛擬石膏實(shí)驗(yàn)室採用3D列印技術(shù)和慣例的3D數(shù)位數(shù)據(jù)收集方法，創(chuàng)造了廣泛的美國印第安文物和歷史紀(jì)錄的目錄。
這個(gè)令人印象深刻的項(xiàng)目支持廣泛的研究活動(dòng)，涉及新的理論和尖端技術(shù)，使考古學(xué)的發(fā)現(xiàn)更容易提供給世界各地的教育工作者和研究人員。

觀察文物 - 一個(gè)歷史性的問題

經(jīng)常影響考古學(xué)家的關(guān)鍵問題之一就是接近文物。 當(dāng)一件物品放置一段時(shí)間時(shí)，觀察那些「內(nèi)部」會(huì)變得代價(jià)高昂(耗時(shí))，這些會(huì)對研究產(chǎn)生負(fù)面影響。
同樣地，處理原始文物也是有危險(xiǎn)性的，因?yàn)樵S多物品容易損壞。3D列印技術(shù)解決了這兩個(gè)問題。
虛擬文物使研究人員可以獲得數(shù)位數(shù)據(jù)檔案，能夠用全面的3D觀察和操作（以及準(zhǔn)確的測量），而無需前往特定的儲藏倉庫

此外，這些檔案可以使用桌上型3D列印機(jī)作為模型。通過3D列印的文物複製品，研究人員和學(xué)生可以自由地處理和檢查，提供了更具影響力與更有意義的與過去的聯(lián)繫。
突破傳統(tǒng)博物館精神的「只能看，不能觸摸」。
 


開發(fā)虛擬石膏實(shí)驗(yàn)室

Bernard K. Means博士在洛杉磯的西方學(xué)院獲得人類學(xué)學(xué)士學(xué)位和物理學(xué)學(xué)士學(xué)位，並在位於坦佩的亞利桑那州立大學(xué)獲得人類學(xué)博士學(xué)位。
他於2011年8月創(chuàng)立虛擬石膏實(shí)驗(yàn)室（VCL），作為美國國防部（DoD）遺產(chǎn)資源管理資助項(xiàng)目的一部分，有效地測試NextEngine Desktop 3D掃描器在建立考古發(fā)現(xiàn)的數(shù)位模型在DoD的土地。
為了支持維吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)人類學(xué)本科生的研究，VCL主要通過內(nèi)部和外部資助，除了通常與3D打印有關(guān)的博物館開展的專門項(xiàng)目外還提供資金支持。 不僅使更多的人們更容易獲得人工品，也挑戰(zhàn)了人們對於研究考古的方式。

   

將過去帶到生活中，一層又一層

VCL團(tuán)隊(duì)使用Ultimaker 3D列印機(jī)來建立他們的模型，主要是因?yàn)樗麄兿矚g有許多列印的材料可以選擇。除了材料選擇，他們也重視“運(yùn)作時(shí)的可靠性和產(chǎn)生可行的3D列印模型”。

3D列印的文物複製品具有廣泛的實(shí)際用途，包括：

◎在教室或講座上示範(fàn)

◎?qū)W生研究項(xiàng)目

◎公關(guān)活動(dòng)

◎輔助研究

博物館可以提供觸覺材料給視障能夠體驗(yàn)的機(jī)會(huì)（能夠讓無法參與博物館的參觀者用(觸摸)的感受歷史

通過在博物館放置3D列印品，參觀者不僅可以觀看重要?dú)v史文物的完美復(fù)製品，還可以觸摸它們，更了解其紋理和形狀。教導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行人工識別和分析，也是他們教育的重要目的。
 
 
伯納德告訴我們，他主要是為了教室使用3D列印模型，雖然實(shí)習(xí)生做了很多工作，特別是在繪製模型時(shí)。 這樣有很多好處 - 最重要的是：

◎擴(kuò)大覆蓋面  通過3D列印，世界各地的人們可以更快的接觸到文物，並有機(jī)會(huì)提高他們對歷史/考古學(xué)的理解。即使那些沒有靠近文化遺產(chǎn)地點(diǎn)的人也能夠享受獲得這些物品的好處 - 現(xiàn)在地點(diǎn)已不再是限制因素了。

◎共享媒體   掃描的文件可以被分享和操作在多種裝置，產(chǎn)生新的解釋和對洞察考古遺蹟。

◎更多細(xì)節(jié)  研究人員和學(xué)生可以更詳細(xì)地查看3D掃描檔案，從許多不同的視角來看。 可以容易從各個(gè)角度觀察文物。

◎靈活性     3D數(shù)位檔案可以在世界各地使用3D列印與掃描。

◎無縫接合   該技術(shù)可以輕鬆地整合到傳統(tǒng)的考古文物中，達(dá)到更新的領(lǐng)域。

「我也有興趣通過3D列印讓考古學(xué)、歷史和古生物學(xué)能更容易接近，讓受限於經(jīng)驗(yàn)的人們，像是（例如視障或需待在家使用

照護(hù)設(shè)施）的人們能夠體驗(yàn)。」

創(chuàng)造3D列印的人工文物

Bernard使用可攜式設(shè)備製作人工文物的3D複本，這使他能夠在國家?guī)缀跞魏蔚胤竭M(jìn)行掃描和列印。
他概述了創(chuàng)作人工文物副本模型所需的步驟。

◎3D掃描  基本文物副本的創(chuàng)造工作流程從3D掃描開始。VCL主要用於人工文物的3D掃描，而不是“誕生的數(shù)據(jù)”（即在電腦上建立）的東西。 通常，團(tuán)隊(duì)會(huì)前往地點(diǎn)掃描考古的發(fā)現(xiàn)，例如人類或動(dòng)物骨骼遺骸，歷史遺跡，或越來越多的化石，尤其是冰河時(shí)代的動(dòng)物。 最常用的機(jī)器是NextEngine桌上型3D掃描機(jī)，Bernard在美國各地使用，並且前往開曼群島。 該團(tuán)隊(duì)還使用結(jié)構(gòu)掃描器，連接到iPad Mini 4。它雖然沒有提供非常高的解析度，但是非常好攜帶，使它更適合在國外旅行。

◎編輯   在使用NextEngine掃描後，團(tuán)隊(duì)使用3D掃描器的本機(jī)軟體（ScanStudio）來編輯模型，並將多個(gè)掃描組合到同一個(gè)模型中。 這個(gè)過程通常共需要兩次掃描。

如果需要，他們會(huì)進(jìn)一步編修在Meshmixer或Meshlab中的數(shù)位模型。 例如，它們可能需要移除物體的一部分使一側(cè)平坦，因此可以將其黏貼到研究海報(bào)或展示面板上。

◎3D列印   一旦文物被掃描和編輯後，就可以進(jìn)行3D列印了。 該團(tuán)隊(duì)使用PLA，然後用鉗子和電動(dòng)雕刻機(jī)來去除支撐結(jié)構(gòu)。

為了創(chuàng)作一個(gè)更真實(shí)的外觀，模型通常使用丙烯酸顏料，顏色與原始物品非常相似。

◎儲存  然後，3D列印的文物儲存在相關(guān)組織的盒子中，用於教學(xué)或公開宣傳。 如果委託有成立，他們也會(huì)被送到博物館或其他設(shè)施

 
展望未來

伯納德評論他們的學(xué)生『通過與其他工作人員的共同努力來保護(hù)和使過去重新活過來』
VCL開放了收藏館的後方的房間和深度儲存區(qū) – 終於可以讓群眾進(jìn)入。

該技術(shù)讓他的團(tuán)隊(duì)掃描地區(qū)，甚至在VCL上將3D掃描採集結(jié)合。 即使學(xué)生不能直接參與3D列印模型，他們?nèi)匀豢梢匀〉脭?shù)位檔案並在網(wǎng)站上瀏覽。 它更容易適應(yīng)學(xué)生的個(gè)人興趣，同時(shí)更容易探索過去。
 
伯納德希望看到更多的大學(xué)和實(shí)驗(yàn)研究室擁抱3D列印技術(shù);使用最終模型鼓勵(lì)原創(chuàng)性研究，甚至讓教育工作者將複製品加入到他們的演講文稿。他還希望在世界各地建立更加合作的網(wǎng)絡(luò)，研究人員和3D列印專家不僅重複，還互補(bǔ)了彼此的能力。



下一步是？


3D列印清楚地表示考古學(xué)領(lǐng)域技術(shù)的實(shí)現(xiàn)程度。
伯納德預(yù)測，在虛擬現(xiàn)實(shí)中可能會(huì)增加文物，讓學(xué)生或研究人員能夠在自己的環(huán)境中欣賞和感受物體。
伯納德補(bǔ)充說，他也覺得3D列印為受限制的人們提供了很大的機(jī)會(huì)，例如視障者。 3D列印模型也可能有益於家庭或護(hù)理設(shè)施。
 
3D列印可以用在各種不同的應(yīng)用程序，使更多的人能夠更方便地進(jìn)行教育和研究。
 

文章出處:https://ultimaker.com/en/stories/49698-enhancing-archaeological-research-with-3d-printing