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2017-07-20 【3D打印快訊】3D打印的考古研究應用

利用3D打印加強考古研究

維吉尼亞聯邦大學的虛擬石膏實驗室採用3D Printing Technolgy (打印技術)和慣例的3D數位數據收集方法,創造了廣泛的美國印第安文物和歷史紀錄的目錄。
這個令人印象深刻的項目支持廣泛的研究活動,涉及新的理論和尖端技術,使考古學的發現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 - 一個歷史性的問題

經常影響考古學家的關鍵問題之一就是接近文物。 當一件物品放置一段時間時,觀察那些「內部」會變得代價高昂(耗時),這些會對研究產生負面影響。
同樣地,處理原始文物也是有危險性的,因為許多物品容易損壞。3D打印技術解決了這兩個問題。虛擬文物使研究人員可以獲得數位數據檔案,能夠用全面的3D觀察和操作(以及準確的測量),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打印機作為模型。通過3D列印的文物複製品,研究人員和學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繫。突破傳統博物館精神的「只能看,不能觸摸」。
 


開發虛擬石膏實驗室

Bernard K. Means博士在洛杉磯的西方學院獲得人類學學士學位和物理學學士學位,並在位於坦佩的亞利桑那州立大學獲得人類學博士學位。他於2011年8月創立虛擬石膏實驗室(VCL),作為美國國防部(DoD)遺產資源管理資助項目的一部分,有效地測試NextEngine Desktop 3D掃描器在建立考古發現的數位模型在DoD的土地。

為了支持維吉尼亞聯邦大學人類學本科生的研究,VCL主要通過內部和外部資助,除了通常與3D打印有關的博物館開展的專門項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團隊使用Ultimaker 3D Printer來建立他們的模型,主要是因為他們喜歡有許多 Printing Material (打印材料)可以選擇。除了材料選擇,他們也重視“運作時的可靠性和產生可行的3D打印模型”。

3D打印的文物複製品具有廣泛的實際用途,包括:
在教室或講座上示範
學生研究項目
公關活動
輔助研究

博物館可以提供觸覺材料給視障能夠體驗的機會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歷史文物的完美復製品,還可以觸摸它們,更了解其紋理和形狀。教導學生進行人工識別和分析,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打印模型,雖然實習生做了很多工作,特別是在繪製模型時。 這樣有很多好處 - 最重要的是:

 

  • 擴大覆蓋面 - 通過3D打印,世界各地的人們可以更快的接觸到文物,並有機會提高他們對歷史/考古學的理解。即使那些沒有靠近文化遺產地點的人也能夠享受獲得這些物品的好處 - 現在地點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,產生新的解釋和對洞察考古遺蹟。
  • 更多細節 - 研究人員和學生可以更詳細地查看3D掃描檔案,從許多不同的視角來看。 可以容易從各個角度觀察文物。
  • 靈活性 - 3D數位檔案可以在世界各地使用3D列印與掃描。
  • 無縫接合 -  該技術可以輕鬆地整合到傳統的考古文物中,達到更新的領域。

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

照護設施)的人們能夠體驗。」

創造3D打印的人工文物


Bernard使用可攜式設備製作人工文物的3D複本,這使他能夠在國家幾乎任何地方進行掃描和列印。
他概述了創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“誕生的數據”(即在電腦上建立)的東西。 通常,團隊會前往地點掃描考古的發現,例如人類或動物骨骼遺骸,歷史遺跡,或越來越多的化石,尤其是冰河時代的動物。 最常用的機器是NextEngine桌上型3D掃描機,Bernard在美國各地使用,並且前往開曼群島。 該團隊還使用結構掃描器,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,團隊使用3D掃描器的本機軟體(ScanStudio)來編輯模型,並將多個掃描組合到同一個模型中。 這個過程通常共需要兩次掃描。 如果需要,他們會進一步編修在Meshmixer或Meshlab中的數位模型。 例如,它們可能需要移除物體的一部分使一側平坦,因此可以將其黏貼到研究海報或展示面板上。
 
  • 3D打印 , 一旦文物被掃描和編輯後,就可以進行3D打印了。 該團隊使用PLA,然後用鉗子和電動雕刻機來去除支撐結構。

  • 為了創作一個更真實的外觀,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組織的盒子中,用於教學或公開宣傳。 如果委託有成立,他們也會被送到博物館或其他設施掃描大約需要一個小時(使用NextEngine掃描儀時),編修大約需要兩個小時,3D打印大概需要4個小時,但精準的時間取決於大小和解析度。 以下是一些掃描案例,表示出複雜度和質感。

 

展望未來


伯納德評論他們的學生『通過與其他工作人員的共同努力來保護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 – 終於可以讓群眾進入。

該技術讓他的團隊掃描地區,甚至在VCL上將3D掃描採集結合。 即使學生不能直接參與3D列印模型,他們仍然可以取得數位檔案並在網站上瀏覽。 它更容易適應學生的個人興趣,同時更容易探索過去。
 
伯納德希望看到更多的大學和實驗研究室擁抱3D列印技術;使用最終模型鼓勵原創性研究,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絡,研究人員和3D列印專家不僅重複,還互補了彼此的能力。



下一步是?


3D打印清楚地表示考古學領域技術的實現程度。
伯納德預測,在虛擬現實中可能會增加文物,讓學生或研究人員能夠在自己的環境中欣賞和感受物體。
伯納德補充說,他也覺得3D列印為受限制的人們提供了很大的機會,例如視障者。 3D列印模型也可能有益於家庭或護理設施。
 
3D列印可以用在各種不同的應用程序,使更多的人能夠更方便地進行教育和研究。
 


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

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