3D打印让文物走向世界

文物进出境展览成为“一带一路”建设的金名片

“一带一路”建设，从倡议走向实践、从愿景变为行动，各领域进展和成果超出预期。携手推进“一带一路”文物国际合作成为中外人文交流的新亮点，跨国联合申报世界文化遗产、涉外文物合作保护工程和联合考古项目成为文化领域“一带一路”建设的重要早期收获，中国逐步向国际文化遗产领域的参与者、贡献者和引领者转变。

文物对外交流合作是“一带一路”建设的重要组成部分，更是促进中外人文交流的“动车组”。其中文物进出境展览是丰富文化外交、活跃人文交流的“金名片”，是推动文明对话、促进民心相通的“解码器”。2013年以来中国文物出境展览累计250多个、文物入境展览130多个，展出地域实现突破，策展模式不断创新，社会反响超出预期。打造丝绸之路文化展览品牌，如赴拉脱维亚、立陶宛举办丝绸之路瑰宝展、赴坦桑尼亚、德国、意大利、斯里兰卡举办海上丝绸之路历史文化展以及中国、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦在香港联合举办“绵亘万里：世界遗产丝绸之路”等等，多类型的国际文化交流，增益了中华文化走向世界，扩大了中华文化在国际上的吸引力和影响力，维护了世界文化的多样性，极大地促进了世界文化的繁荣和发展。

数字技术让不可移动文物“活起来，走出去”

文化遗产包括物质文化遗产和非物质文化遗产。物质文化遗产主要是指具有历史、艺术和科学价值的文物，包括不可移动文物和可移动文物。不可移动文物包括古文化遗址、古墓葬、古建筑、石窟寺、石刻、壁画、近现代重要史迹和代表性建筑等。根据第三次全国文物普查最新数据，不可移动文物登记的处：包括古遗址处，古墓葬处、古建筑处、石窟寺及石刻24422处、近现代重要史迹和代表性建筑处，其他类型4226处。但由于技术限制，大体量不可移动文物无法作为文物展品加入到文化交流活动中，只能囿于一地，建馆建园固定式展陈，使文化交流展陈活动中缺乏了最能震撼人心的大体量文物的踪影。

2017年《国家文物事业发展 “十三五”规划》正式发布实施，规划阐明了“十三五”时期文物事业的发展目标、主要任务、重大工程和重大举措，从总体要求、切实加大文物保护力度、全面提升博物馆发展质量、多措并举让文物活起来、加强文物科技创新、加强文物法治建设、完善规划保障措施、形成规划实施合力等八个方面进行了阐述。配套的12个文物保护工程中明确提出了诸如西部地区石窟保护展示工程、近现代代表性建筑保护展示提升工程等。

让收藏在博物馆里的文物、陈列在广阔大地上的遗产、书写在古籍里的文字都活起来，文物合理利用越来越成为全社会的共识。《规划》中设立了“多措并举让文物活起来”专章，强调要坚持保护为主、保用结合，坚持创造性转化和创新性发展，大力拓展文物合理适度利用的有效途径，促进文化创意产品开发，让文物活起来，讲好中国故事，提升中华文化国际影响力。为此，《规划》也提出如“中华文物走出去精品工程“等五大工程。从切实加大文物保护力度，全面提升博物馆发展质量、多措并举让文物活起来、加强文物科技创新等方面详细阐述了文物事业发展的主要举措。

鉴于国家顶层设计的指导方向，同时伴随着科技迅速发展，如3D计算机图形、高分辨率渲染、人工智能、3D打印等技术的出现和成熟，先进技术在文物保护过程中逐渐广泛应用，助力文物的预防性保护与修复。数字技术也逐渐融入了“一带一路”文化遗产的保护与传承领域，以全新的数字技术手段和超前的市场眼光，开创出一条文化遗产的保护、传承的探索与文物科技应用创新之路，使得文化遗产的保护与传承充分调动市场手段和文化创意产业的创新力量，做成一个既有公益性又有市场收益的全新产业。

借助3D打印技术，让大佛“走”出千年石窟

为了推动文物保护工作，自2005年以来，北京建筑大学石窟保护与发展研究团队与云冈石窟研究院紧密合作，开展石窟造像的文物信息留取与修复保护设计工作。北京建筑大学副校长李爱群教授介绍说，针对石窟保护中面临的实际问题和科学问题进行研究，我校石窟保护与发展研究团队率先在石窟的数字化留存与保护修复、基于艺术价值的表皮分区划分、石窟安全监测、面向石窟复制的结构和材料设计、大体量文物3D打印复制成型等关键技术方面展开系统的研究工作，通过多学科的协作，已取得了阶段性成果及多项工艺实施标准。

云冈石窟研究院院长张焯说，十几年来，他一直有一个梦，就是希望能找到1：1复制云岗石窟的办法，并且复制品能够象积木一样组装和拆解，方便到国内外去展示，让世界一起见证灿烂多姿的中华传统文化。

借助3D打印技术，云冈石窟第18窟在北京被成功复制，高大的立佛“走”出了千年石窟。这是继第3窟大佛成功复制后，云冈石窟研究院利用数字技术让文物“活起来”的又一重大成果。

据了解，云冈石窟是世界文化遗产和“一带一路”沿线重要节点，石窟整体高度近20米。为响应国家“让文物活起来”的号召，复制第18窟，向世界宣传、推广云冈文化，是云冈石窟研究院多年的夙愿。

据了解，云冈石窟第16至20窟，即帝王象征的昙曜五窟，由当时著名高僧昙曜主持开凿，揭开了云冈石窟开凿的序幕。其中，第18窟北壁主佛像高15.5米，高肉髻，面颊丰圆，鼻梁高挺，身披千佛袈裟，两侧分别配置胁侍佛、胁侍菩萨及十大弟子像。作为云冈石窟第18窟是云冈石窟规模最大、工艺最复杂、艺术价值极高的一窟，复制云冈石窟第18窟是极富挑战性的，为此云冈石窟研究院与北京建筑大学共同组建了包括建筑历史、建筑艺术、测绘、材料、结构、3D打印成型、监测监控等多学科交叉的协同创新团队，对云冈石窟第18窟实施1:1高精度模块化复制。

首先云冈石窟研究院和北京建筑大学双方紧密配合，经过3个多月的数据采集，3个多月的数据处理后，形成高精度点云文件；再通过基于艺术价值的表皮分区划分原则完成三维数据模型；继而经过多次专家研讨方案以及不断的试验、检验，攻克多项技术难关，历时近一年的时间形成制作方案。最终在2019年7月-9月间，通过50余台大型3D打印机用时45天打印出2800多块打印模块，组装成71块投影面积为2米×2米的标准单元块，并采用边打印边拼装的递进方式，共用时两个月整体完成对第18窟的1:1高精度模块化复制工程。

复制后的云冈石窟第18窟整体高16米，宽19米，展现了第18窟原貌，并且具有耐潮湿、阻燃、防腐和防水等功能，同时满足轻质、耐久、方便拆装和长途运输等要求。同时工程的成功实施，促使团队率先在石窟数据精准采集处理、装配式模块制备连接、高性能复制材料、高精度3D打印与拼接、整体模型可控可调等方面取得系列国内领先创新性成果。

云冈石窟研究院利用3D打印技术，实现了让文物“活起来”。云冈石窟研究院院长张焯介绍说，近年来，研究院通过与多家高校及科研院所长期研究与探索，为云冈石窟建起了三维的“数字档案”。融保护、研究、管理、展示为一体的数字化平台不仅使人们对石窟目前的状况了如指掌，还可及时把握文物若干年后的形态变化，一旦文物因自然灾难或人为原因受损，还有可能进行精度极高的修复。

作为专业FDM大型3D打印技术应用服务商，北京森迅兄弟文化传播有限公司基于3D打印技术的超大体量不规则型面制品成型工艺，在国内石窟复制工程中实现了成功应用，解决了大体量不可移动文物的异地等比例展陈问题，为此类文物的保护与发展提供了更好的技术支持。