Artec Spider唤醒14世纪意大利文艺复兴前的铜制巨作

案例概要

挑战：一项备受瞩目的文化保护项目需要3D扫描仪捕获680年之久的一组铜门，作为公开展览时使用的精确复制品。

方案：Artec Spider, Artec Studio, ZBrush, Meshmixer
效果：使用专业手持式3D扫描仪还原两扇巨大铜门细节并加工制作成高分辨率3D模型。随后3D打印嵌板，用于脱蜡铸造工艺中，制作最终成品。

当意大利金匠、雕塑师、建筑师Andrea Pisano在1336年为佛罗伦萨圣若翰洗者洗礼堂的豪华铜门进行收尾工作时，距离黑死病席卷意大利并蔓延到整个欧洲只剩不到12年的时间。佛罗伦萨的人口花了500年才恢复到之前的水平。不过，在此之前的数十年，还有太多值得当地民众、艺术家、商人庆贺的地方。


△Andrea Pisano的铜门巍然耸立，Artec Spider正在扫描

但丁等知名大师都在这座洗礼堂内受洗，据说它早在4世纪晚期到5世纪早期就已完工。但直到1329年，佛罗伦萨极具影响力的布商行会在负责照看洗礼堂时，决定把当时的木门换成铜门。

Andrea Pisano于是有幸为这座洗礼堂设计第一扇门，起初被装在了洗礼堂东侧，后被移动至南侧。

△佛罗伦萨圣若翰洗者洗礼堂内外观

当Pisano完成这两扇高耸的铜制大门后，它们很快成为了佛罗伦萨的骄傲。上面有28处精雕细琢的浮雕，形态优美的几何图案，以及20处施洗约翰的生活场景，让无数民众和朝圣者心驰神往。

但在8吨重的巨门装上后的680年里，由于天气和污染，它们遭受了严重破坏。另外，几个世纪以来，不稳定性盐不断积聚，铜门逐渐腐蚀，伤害了这件瑰丽的艺术品。

作为受Opera di Santa Maria del Fiore博物馆资助的文化保护项目，人们决定用精确复制品来代替Pisano制作的铜门。洗礼堂东北两侧的另两组门早在前些年就已替换。现在就只剩Pisano的门了。

为落实这一浩大工程，Opera决定与Frilli Gallery合作。Frilli Gallery是佛罗伦萨世界知名艺术工作室，以无可挑剔的艺术标准而闻名。从头至尾，Frilli Gallery都秉承严谨的态度，协调几十名技师的工作。

修复工程于2016年启动，耗时3年完成。东北两侧大门有石膏模型，所以可以直接制作复制品，但Pisano的南门没有。考虑到铜门表面的复杂程度，而且需要尽可能还原原作，修复团队决定采用3D扫描技术。

他们对具备处理历史文物资质的公司进行了调研，最后选择了意大利瓦伦扎3D扫描/打印服务供应商Prototek经验丰富的专家。Prototek在数字捕获、3D设计、3D生产服务方面积累了多年经验，好不犹豫地接下了这项备受瞩目的文化保护项目。

Prototek首席运营官Andrea Barchi表示，“我们很荣幸能参与这项浩大工程，因为它对于佛罗伦萨和整个意大利民众都有着不可估量的意义。我们取得的成果真切地展现在每位行人的眼前，他们一同见证我们的努力，无论项目规模多大，过程多繁琐，这是我们对每位客户的承诺。”

小心翼翼地拆下两扇巨门（高16.2英尺（4.94米），宽9.6英尺（2.95米），重约8吨）后，修复大师们温柔以待，修补几百年来岁月在门上留下的创伤和氧化的痕迹。经过修复师们一天天的辛勤努力，Pisano艺术巨作的镀金表面和华丽细节渐渐浮现。


△Artec Spider 3D扫描过程一瞥

3D扫描开始了。Prototek选择Artec Spider来捕获Pisano铜门每块精雕细琢的嵌板。Andrea Barchi表示，“Artec Spider是一款非常出色的3D扫描仪，在我们多次重要扫描任务中担当主力，帮我们实现了最高精度，制作出栩栩如生的数字作品。产品使用起来也很舒适，扫描结果会在笔记本屏幕上实时显示。Spider功能先进，我们几乎可以靠它完成任何小型物体的逆向工程，从清朝早期的景泰蓝花瓶，到劳斯莱斯Trent 500发动机的小型涡轮风扇组件，以及其他许多案例。”


△用Artec Spider和Artec Studio（背景）为原始铜嵌板进行大面积扫描

从开始到结束，整个项目的3D扫描部分只花了10天。在这期间，Pisano 原作的28块嵌板全部捕获并制成高分辨率彩色3D模型，效果精美。

“我们也用过其他需要支架或三脚架的3D扫描仪，但Spider质量轻便，可以手持，方便我们工作人员在每块嵌板周围走动，轻松快速完成捕获。Spider干净的数据和高效的捕获速度也意味着文件不会太大，后期处理的时间也降到最低，”Barchi说道。

数字捕获完成后，Spider的扫描在Artec Studio中进行处理。“我们的扫描技师只需要在Artec Studio中处理扫描即可，这款软件提供了一系列3D数据编辑工具…删除多余的数据，对齐配准扫描，最后将3D模型导出至ZBrush和Meshmixer，进一步处理嵌板精致的细节和复杂几何，” Barchi说道。“我们用ZBrush修复了几块嵌板中缺失的细节。”


△准备用Artec Spider从各关键角度捕获嵌板所有精密细节

随后，将3D模型发送到3D Systems sPro 230 SLS（选择性激光烧结）打印机，用PA12材料打印成500mm x 500mm的全压式嵌板。嵌板完成后被送往Ciglia & Carrai艺术铸造厂，根据全压式嵌板做成硅酮凹模。这些凹模随后通过失蜡法，做出最终的铜制复制品。


△Prototek的Andrea Barchi拿着PA12做成的全压式嵌板，准备制作硅酮凹模

等模具浇铸并冷却，Ciglia & Carrai的艺术家和工匠就开始打磨提升各个细节，手、脚、服装等元素，忠实还原Pisano原作上的线条、外形与弧线。


△Ciglia & Carrai的专家正在为铜嵌板进行最后的完善

最后，还有一道工序：在整块铜制嵌板上浇一层酸，模拟金属自然氧化的效果，增添一份原作的历史感。

嵌板准备就绪后，又花了一个月的时间组装所有门，才取得了现在的壮观效果。

启用仪式上，佛罗伦萨市民和旅客见到14世纪Pisano的杰作以如此典雅精致的方式重生，无比惊叹，这一切都离不开21世纪的科技和Prototek以及Ciglia & Carrai专家的辛勤付出。

△幕仪式上，市民首次见到新门时的激动时刻

今天，复制门已代替了几百年来守护洗礼堂的铜门，位于佛罗伦萨圣若翰洗者洗礼堂，它们定会吸引子孙后代的目光，令人赞不绝口。

对于3D扫描在文化保护领域的应用，Andrea Barchi表示，“科技如今能够满足博物馆和历史学会的需求，修复人类最珍贵的历史文物和遗迹，这是前所未有的。在意大利和整个欧洲，我们祖先留下了如此之多的艺术创造，但年久失修，有些情况更糟。但现在，这些历史瑰宝可以通过数字捕获的方式，比如Artec Spider等最新3D扫描技术，重新焕发生机。”

Barchi补充道，“另外，这些物体扫描并制作成3D模型后，博物馆就可以在此基础上进行创作。例如，Pisano铜门可以3D打印制作缩小版，让参观博物馆的游客有机会拿起这两扇门，或者也可以将3D模型制作成VR或AR环境下的展品，让远在地球另一端的游客一同近距离欣赏这栩栩如生的大门。”


来源： Artec3D埃太科三维