Ultimo aggiornamento il 7 Giugno 2018 by Giulio Bigliardi
La Fabbricazione Digitale, cos’è?
Il progetto 3D ArcheoLab è nato nel dicembre 2013 per sviluppare e far conoscere le potenzialità di queste tecnologie tra i professionisti che lavorano a stretto contatto con il nostro patrimonio storico-artistico. Questo è anche il motivo che ci ha spinto a creare una Academy con corsi brevi per professionisti, e una vera e propria Scuola di Fabbricazione Digitale per i Beni Culturali della durata di 4 mesi, che abbiamo chiamato Makars e che si svolge due volte all’anno a Roma e a Parma.
Quando si parla di fabbricazione digitale, si intende un processo che porta alla realizzazione di un oggetto fisico partendo da un file digitale (2D o, più spesso, 3D).
Le tecnologie generalmente coinvolte in questo processo sono quelle che riguardano il rilievo 3D, la modellazione 3D e la prototipazione rapida.
Nel nostro campo il rilievo 3D è indispensabile per realizzare rilievi non a contatto, quindi senza il rischio di danneggiare l’opera originale. La modellazione 3D è oggi particolarmente usata per creare contenuti 3D di tipo divulgativo o per realizzare restauri virtuali. Nel campo della prototipazione, la stampa 3D è al momento la tecnologia più diffusa e nel nostro settore viene utilizzata per numerose applicazioni: dalla replica a basso costo di opere d’arte a scopo divulgativo e didattico, al restauro integrativo o per la creazione di calchi e supporti.
Per quanto ci riguarda, nell’ultimo anno abbiamo avuto modo di sperimentare numerose applicazioni e tecnologie. Ecco com’è andata.
Il rilievo 3D non a contatto
Nel campo del rilievo 3D lavoriamo con due tecnologie differenti: Image-based e Range-based. A seconda dell’oggetto da rilevare e dell’obiettivo del lavoro, scegliamo di volta in volta la tecnologia che garantisce il risultato migliore.
La prima permette di realizzare modelli 3D partendo da immagini o da video digitali, la seconda si basa su scanner 3D, nel nostro caso uno scanner 3D a luce strutturata (Scan in a Box). Il rilievo 3D da foto è particolarmente adatto per rilevare oggetti di medie e grandi dimensioni come statue o architetture. Mentre lo scanner 3D è più utile per oggetti di piccole dimensioni (sotto i 50 cm) perché in grado di rilevare perfettamente anche particolari molto minuti.
Nel caso di rilievo 3D da foto si possono raggiungere senza grosse difficoltà risoluzioni fino a 200 micron, mentre con lo scanner a luce strutturata è possibile scendere tranquillamente sotto i 100 micron.
I modelli 3D così ottenuti possono in seguito essere usati per varie applicazioni. Possono essere pubblicati sul web, ad esempio su 3D Virtual Museum, il nostro portale di condivisione di modelli 3D del patrimonio culturale; oppure possono essere inseriti all’interno di applicazioni mobile; oppure possono essere utilizzati per creare riproduzioni in stampa 3D (qui e qui puoi vedere cosa abbiamo fatto durante i nostri corsi di rilievo 3D).
La Modellazione 3D per il restauro virtuale
Per quanto riguarda la modellazione 3D, abbiamo recentemente realizzato alcuni lavori di restauro virtuale.
Durante il nostro progetto per la creazione di nuovi strumenti di accessibilità nel Museo Nazionale Etrusco di Marzabotto, abbiamo ricostruito digitalmente alcuni reperti. Abbiamo ricomposto la grande Kore in bronzo sul suo originario basamento quadrangolare in travertino (oggi conservato all’esterno del Museo); allo stesso modo abbiamo ricostruito il basamento di un cippo funebre basandoci sul confronto con altri conservati all’interno del Museo.
Il restauro virtuale è una tecnica semplice che permette a un Museo di fornire al visitatore l’esatta conformazione originaria di un reperto. Attraverso sistemi come i tag NFC, i QRCode o i Beacon è poi possibile permettere a un visitatore di fruire di queste ricostruzioni all’interno del Museo e direttamente sul proprio smartphone.
La stampa 3D a resina
La stampa 3D è una tecnologia che permette di riprodurre fisicamente quasi qualsiasi oggetto, partendo da un file 3D digitale. Le tecnologie sono tante, così come i materiali disponibili. Recentemente abbiamo avuto modo di testare diverse modalità di stampa e diversi materiali.
La stampa DLP – Digital Light Processing è una delle tecnologie più precise oggi a disposizione, particolarmente adatta per riprodurre oggetti piccoli o ricchi di piccoli dettagli; questa tecnologia ha infatti generalmente una risoluzione di poche decine di micron.
Si basa sull’uso di resine fotosensibili che vengono solidificate da una sorgente luminosa, come un normalissimo proiettore Full-HD. I materiali a disposizione non sono molto vari, ma uno dei più interessanti è sicuramente la resina fondibile, che può essere utilizzata con la tecnica della “cera persa”. In campo museale potrebbe essere una tecnologia interessante per ricreare antichi gioielli, sia a scopo didattico che di merchandising.
Abbiamo avuto la possibilità di testare una Lumipocket PRO per riprodurre alcuni piccoli oggetti del Museo Archeologico nazionale di Ferrara (qui un breve report del nostro ultimo corso).
La stampa 3D a polvere di gesso e a colori
Un’altra tecnologia che permette di ottenere oggetti molto dettagliati è quella della stampa a polvere; la più diffusa è quella che si basa su polveri di gesso (fissate con un collante), più recente è quella che si basa su polveri plastiche. Questa tecnologia permette di realizzare sia oggetti di colore neutro sia oggetti a colori reali. Non è l’unica tecnologia che consente di stampare in 3D a colori, oggi ciò è possibile anche con le stampanti a carta o quelle multi-jet a resina o inchiostro.
In stampa a polvere di gesso abbiamo recentemente realizzato due riproduzioni. La prima è la riproduzione di un altare ligneo, la Machina Vasariana, per il percorso tattile del Museo Vasariano di Bosco Marengo (AL); essendo un percorso tattile per non vedenti abbiamo optato per una riproduzione non a colori. La stampa è alta 30 cm e i particolari sono ben definiti seppure molto piccoli (le tre statuine poste sotto il crocifisso sono alte circa 2 cm).
La seconda riproduzione è un reperto archeologico del Museo Civico di Albano Laziale, una testina in terracotta dipinta, alta circa 9 cm. I particolari sono anche questa volta ben definiti e la resa cromatica è molto fedele.
La stampa 3D a polimeri con polvere di marmo, legno e bronzo
La tecnologia che più utilizziamo, che è anche una di quelle più diffuse, è quella FFF – Fused Filament Fabrication. Questa tecnologia usa termopolimeri per costruire gli oggetti. Oggi, oltre alle normali plastiche, esistono materiali molto interessanti per il settore dei Beni Culturali, in particolare quelli che a un termopolimero aggiungono polveri di diverso tipo per ottenere effetti materici differenti: ad esempio polvere di marmo, polvere di legno o polvere di bronzo.
Abbiamo sperimentato questi materiali nella realizzazione di alcuni percorsi museali tattili per ciechi. Il nostro obiettivo, in questi casi, è avere delle riproduzioni fedeli non solo nelle forme, ma il più possibile anche nei materiali, per rendere l’esplorazione tattile il più fedele possibile.
Con una stampante WASP Delta 20 40 abbiamo usato un filamento a base di polvere di marmo Carrara (prodotto da TreeD Filaments) per riprodurre una testa di kouros in marmo del Museo Nazionale Etrusco di Marzabotto. Il risultato è molto bello: oltre il colore, opaco e molto realistico, anche al tatto la riproduzione non ha l’effetto plastica caratteristico di altri materiali, inoltre, grazie alla componente di polvere, la stampa finale può facilmente essere levigata e post-lavorata con normalissima carta vetrata (leggi il nostro tutorial su come stampare con questo materiale).
Al Museo Archeologico di Ferrara abbiamo invece riprodotto un reperto in legno utilizzando un filamento composto da PLA (un termopolimero) e fibre di legno. Ancora una volta, l’effetto finale è molto realistico, sia alla vista che al tatto.
L’ultimo esempio è la riproduzione di una punta di lancia in bronzo del Museo Civico di Albano Laziale. In questo caso abbiamo utilizzato un filamento composto da PLA e polvere di bronzo. L’oggetto finale può essere facilmente lisciato e lucidato, per ottenere il corretto color bronzo, ma, grazie alla componente di polvere, può anche essere ossidato artificialmente per ottenere un oggetto decisamente molto realistico (scopri di più su quello che è possibile fare leggendo il nostro report sul corso di stampa 3D FDM).
Per concludere, al momento le possibilità sono tante, inoltre sono tecnologie che evolvono molto velocemente e ogni settimana ci sono novità. L’importante è restare aggiornati e aver sempre voglia di sperimentare.
Per questo motivo vi segnaliamo i nostri corsi su 3D Scanning con soluzioni hardware e sofwtare low-cost, su Stampa 3D e Beni Culturali e Fabbricazione Digitale per i Beni Culturali.
