陶瓷3D打印修复具有历史价值的艺术品_德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会-北京代表处

现代技术可以帮助文物修复者更精确地分析、保护和修复历史上的艺术品。位于德累斯顿的弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所IKTS与萨克森州的伙伴合作，开发了陶瓷3D打印技术。将古老珍贵的花瓶中断裂的陶瓷部件进行了再造。

采用新的增材制造技术生产陶瓷部件，博物馆可将受损的瓷器孤品修复得比以前更精细完整。目前，修复者要么手工制作所需的陶瓷零件，要么使用不耐久的化工材料使用3D打印制作。现在，弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所IKTS可以使用跟文物花瓶一致的陶瓷材料进行3D打印。

“效果非常好，”国立德累斯顿艺术收藏馆（SKD）的修复师Heike Ulbricht证实说，“这一工艺有可能成为修复珍贵陶瓷艺术品的重要补充。”她还希望能促进国家及国际艺术收藏品之间的数字化交流。这是因为花瓶碎片必须事先扫描，以便进行3D打印。在未来，博物馆可以将所得的3D数据与在其他地方被损坏的相似展品进行比较。这将有可能生成一个 “未受损”的原物的数字孪生体。

奢华花瓶的高科技修复

该项目的起因是德累斯顿瓷器收藏馆向弗劳恩霍夫研究人员提出协助修复德累斯顿城堡塔楼房间内受损华丽花瓶的要求。考虑到这一挑战的特殊性，弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所随后组建了一个由公认的专家组成的小组。除了弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所IKTS和国立德累斯顿艺术收藏馆SKD之外，萨克森州的KI Keramik-Institut有限公司、COX3D®和州立迈森陶瓷生产有限公司等也参与其中。作为中小企业中央创新计划（ZIM，ZF4076454AG9）的一部分，由联邦经济与技术部资助的 "RestaurAM "项目于2018年3月启动。在接下来的三年半里，合作伙伴开发并测试了几种工艺，以尽可能生产和原物相符、精确匹配的瓷器部件，来替代缺失的花瓶碎片。

© Porzellansammlung, Staatliche Kunstsamm-lungen Dresden, Foto: Adrian Sauer
国立德累斯顿艺术收藏馆中受损的有历史意义的象头花瓶。使用3D打印技术对十厘米长的断裂象鼻进行和原物一致的重建。

毅力和头脑造就完美的替换部件

例如，为了再现一个华丽花瓶上丢失的带有16厘米长折边的瓶口，专家组使用了“熔丝制造”的打印技术。这种技术需要由富含瓷粉的长丝逐行堆积而成的丝线，长丝非常细，就像从管子里挤出来的牙膏。然而，由于其尺寸较大，3D打印的瓶口在之后的烧制过程中略有变形，因此它无法准确地接合断裂表面——这一挑战要求研究人员在项目过程中发挥创造力。在这方面，未来仍有必要进一步发展熔丝制造技术。

同时，合作伙伴测试了另一种新技术，即 “光聚合”。在这种情况下，要打印的是一个装饰有大象头花瓶上大约10厘米长的断裂象鼻。从特别开发的光固化复合材料分子和瓷粉的悬浮液中，研究人员制作出缺失的陶瓷象鼻。其被分成数千层，每层只有大约25微米（千分之一毫米）的厚度。此外，由于部件的内、外部支持结构可以同时打印，避免了烧制过程中出现变形。因此，“替代象鼻”可以成功地接到花瓶上。

专家们看到了瓷器3D打印的潜力

这一工艺所取得的成果非常令人鼓舞，在德国著名艺术收藏馆和修复师举办的专业会议上，项目合作伙伴介绍了他们的成果。听众对此反应十分积极，活动结束后不久，就收到了第一个瓷器修复的订单合同。

然而，修复祖辈传下来的破损瓷器，新的3D打印技术目前仍然过于昂贵和耗时。项目负责人Tassilo Moritz博士强调指出：“这不是一个处理日常物品的工艺。”而是用与原物相同材料修复高价值艺术品，实现“完璧归赵”。