3D打印何以再现千年文物？
从8月1日起至4日，陕西历史博物馆每日都将在馆内游客中随机邀请3批共60人进入文物修复室，在开放的实验室中近距离了解文物保护修复的各种技术、方法，作为全国首个以文物修复工作为主题的展览——《巧手良医——陕西历史博物馆文物保护修复工作展》的第一阶段。
第二阶段从8月5日开始，展览则由实验室转向普通展厅，展览内容也从“文物修复工作观摩”变为“布展工作观摩”，仍将采取随机邀请的方法，向更多的人展示文物保护修复及博物馆布展工作。
第三阶段从8月20日开始，展览将正式对公众开放，除了常规展览外，还将推出“传统壁画制作工艺展示”、“体验工作坊”、“博物馆之友活动”、“展览讲座”等内容，并一直持续到10月30日。
电影《十二生肖》中，成龙扮演的文物贩子扫描完兽首后，他的同伙很快便复制出一个一模一样的复制品。或许很多人以为这只是电影的夸张桥段，不过在文物修复中，3D打印技术已将这些变成了现实。
近日，历时一年筹备的“巧手良医陕历博文物保护修复工作展”开幕。
在这次展览上将会展出金属、陶瓷、石质、纸质、壁画等多种不同材质的文物。
听起来似乎与其他文物展览没什么区别，实际上“别有用心”——这次展览将首次向公众揭示了文物保护修复理念、流程，文物相对应的信息，以及各种修复仪器在文物中的应用。
而博物馆这些“背后的神秘”皆来源于3D打印技术。
3D打印如何修复文物?有哪些难点?打印出来的文物是否和原物一样……
3D打印如何修复文物?
据专业人士介绍，3D打印技术在原理上并不复杂，就是一个获取数据，再打印实物的过程。
具体如何操作?首先需要有3D立体模型图，然后配套的软件会把这张图上的物体数据模型进行一系列数字切片，这些切片信息传送到打印机，打印喷头根据切片信息，一层层极薄地堆叠出立体物件。
陕西历史博物馆实验室李文怡告诉记者，在她们的博物馆主要应用在两个方面：一是对于无法翻模或不适于翻模的文物进行复制，二是用于局部残缺文物的修复。
“传统的文物复制一般直接在文物上翻模，对于不适于翻模的文物(如表面有彩绘、陶质文物)则采用粘土塑形复制。”不过，李文怡说这样的复制方法会造成两种不利影响，“首先是翻模材料残留在文物表面，对文物造成污染;其次塑形与文物不能达到百分之百的一致。”
“结合三维扫描技术的3D打印可以很好的解决这些问题。”李文怡解释，首先使用三维扫描技术获得复制文物的三维模型，再使用3D打印获得复制品，再在复制品上翻模复制，就可以批量制作。
对于残缺文物的修复，李文怡表示：“首先要获得残缺处的三维模型。例如陶俑有一足缺失，根据分析，应与另一足形状相同，可以扫描另一足外形打印后用作补全的依据。再如瓷碗口沿缺失局部，而缺失处整体弧度与其他部分是完全相同的，也可通过复制其他部分来进行文物修复。个别材质的文物(如瓷器)还可直接利用打印品进行文物补全。”
3D打印文物难在哪儿?
据陕西历史博物馆保管部文物保护科副科长卢轩介绍，3D打印技术很早就开始应用于文物修复领域。“要像电影里演的那样复制出一件一模一样的文物，就现在的技术而言，完全是有可能的。”
不过在打印过程中难免会遇到一些难题。
李文怡说：“首先要明确一下，3D打印不应是单独存在的，它应与三维建模共生的，有三维模型才有三维打印。要获得成功的打印品是建立在完美的三维模型基础上的，而三维模型的建立则需要一定的计算机基础和细致的三维建模过程。”
据了解，以前制作文物复制品，需要对文物进行翻模，之后再制作，对文物损害比较大。而3D打印则先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，从而指导打印机逐层打印。
“3D打印是通过逐层叠加的方式获得立体模型的，每层的进量很少，10厘米的高度可能需要打印一天的时间，这个过程可以暂停，但不可突然断电，要求有人员值守。整个打印过程很慢。”李文怡说。
据了解，3D打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。这决定了3D打印技术几乎可以造出任何形状的物品。传统制造通常是在一大块原材料上切除不需要的部分，像是在“做减法”，而3D打印制造就像是“做加法”，按照电脑的设计，把需要的部分堆叠加出来。除此之外，扫描和打印所花费的时间，与文物本身的大小也有关系。
3D打印能否完美重现文物?
在陕西历史博物馆的文物修复室中，一件清代诰命夫人的凤冠格外引人注目，而它最初是被随意塞进一个木盒子里的，经过一番修复基本恢复了曾经的样子。
据了解，这件文物使用了传统的点翠工艺制成——先用金或镏金的金属做成不同图案的底座，再把翠鸟背部亮丽的蓝色的羽毛仔细地镶嵌在座上。
“最让我们头疼，无疑是冠上的珠子了。”卢轩说，“首先珠子大小不一，太细的线怕不结实，太粗的线又穿不进去。其次，目前我们还没有摸清珠子排列的规律，不知道怎么排合适。”
所以对这件文物的修复，不得不比原计划有所推迟，修复人员只能靠翻阅相关资料，并请教领域内的专家，尽快找到破解的办法。“科技不是万能的，人的经验仍然是最重要的。”卢轩表示。
李文怡告诉记者，3D打印技术还有一项十分明显的优势，“它可以根据需要调整打印品的比例，可以轻易的获得文物二分之一、三分之一……的比例，这在传统复制上是很难甚至根本无法做到的。”
“3D打印相对与传统复制，其与文物是非接触式的，最大程度降低对文物的再损害。此外，3D打印的模型一旦获得是独立于文物之外的，可以像我们复印文件一样，获得完全相同的打印品，甚至可以获得细微纹饰的形貌。”李文怡说。
据卢轩介绍，他们前不久打印长11厘米、高11.5厘米的“国宝文物金怪兽”，用了14个小时，之后还用了一个多小时冲洗。通过3D打印出来的复制品，和文物原件几乎没有误差。
有不少人认为，3D打印出的文物和原物有本质的区别。对此，李文怡表示：“这么说是对的。实际上我们已经可以获得与文物一模一样的外形，但很难通过打印获得与文物一模一样的材质，更别提岁月在文物上留下的印记和赋予文物独特的韵味，这些是无法复制的。”
■ 延伸阅读
文物也有了“体检报告”
《黄帝内经》里提出了“上医治未病”的观点，即好的大夫是能够预防疾病的人。同样要做一名好的“文物医生”，不能仅仅停留在传统的抢救性修复上，也要重视文物的预防性修复。X光、离子色谱这些现代科技便派上了用场，为每一件文物定制属于自己的“体检报告”。
“用X光透视，能发现文物上许多肉眼看不见的东西，比如器物内部的锈斑、比如表面的细小裂缝……”卢轩说，所谓千里之堤毁于蚁穴，及时发现文物上存在的小问题，就会避免造成更大的损失。
而离子色谱设备，则是通过分析文物本身、以及周边环境的成分构成，从而确定下一步该进行怎样的“治疗”。
“比如硫化物多了银器会发黑，比如氯化物腐蚀青铜器会让它得‘癌症’……测试的时候，我们只需要采集一些样本，放到离子色谱设备中，通过电脑进行分析，可以判断出问题的所在，然后对症下药”卢轩补充道。
一个无酸纸包装信封价值达10元
酸性物质对大部分文物存在极大的危害。如很多青铜器长期受到酸性腐蚀，有的地方已经被腐蚀掉了，颜色已经不是最初模样了。那么该如何避免这类现象的发生?
在文物无酸纸质囊盒制作室内，工作人员正在制作各种文物包装盒和信封。“文物包装用纸，都是无酸纸，对文物无害。”据了解，无酸纸板的制作是有很高的要求的，目前我国已经在研发符合文物保护要求的无酸纸板，并试制出合格的产品，但很遗憾的是产品还远没有国外成熟。目前使用的无酸纸板还多依赖于进口。以一个标准信封为例，所有成本计算下来，一个信封就得10元。主要保存珍贵信件、相片等文物，可保持长久不褪色。目前，国际交流中重要信件也是用这种信封。这些纸如何裁剪呢?文物专家先量好文物的大小尺寸，之后在电脑上画出适合包装该文物的平面图，再通过打样机直接裁切带有折痕的盒子或者信封的平面纸，工作人员根据折痕将纸张就可以折成信封、盒子，最后用无酸胶黏合。
所有的文物对保存环境温湿度都是有极高的要求的。为了给文物提供更加稳定的保存环境，在使用无酸纸囊盒或其他包装时，可根据文物需要在文物囊盒中放入调湿剂或调湿板，给文物制造小环境，调湿板也是进口的，有不同目标的调湿值，使用时根据文物需要选择相应的调湿板。调湿板的特点是如果外部湿度太大，它具有吸湿作用，如果外部干燥，它还会加湿，让文物所处的小环境湿度相对稳定。
