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3D掃描儀
概要：一項備受矚目的文化保護項目需要3D掃描儀捕獲680年之久的一組銅門，作為公開展覽時使用的精確復制品。
目標：使用專業手持式3D掃描儀還原兩扇巨大銅門的細節，并加工制作成高分辨率3D模型，隨后3D打印嵌板，用于脫蠟鑄造工藝中，制作最終成品。
使用工具：Artec Spider, Artec Studio, ZBrush, Meshmixer
當意大利金匠、雕塑師、建筑師Andrea Pisano在1336年為佛羅倫薩圣若翰洗者洗禮堂的豪華銅門進行收尾工作時，距離黑死病席卷意大利并蔓延到整個歐洲只剩不到12年的時間。佛羅倫薩的人口花了500年才恢復到之前的水平。不過，在此之前的數十年，還有太多值得當地民眾、藝術家、商人慶賀的地方。
Andrea Pisano的銅門巍然聳立，Artec Spider正在掃描
但丁等文藝復興時期的知名人物都在這座洗禮堂內受洗，據說它早在4世紀晚期到5世紀早期就已完工。但直到1329年，佛羅倫薩具影響力的布商行會在負責照看洗禮堂時，決定把當時的木門換成銅門。
Andrea Pisano于是有幸為這座洗禮堂設計第一扇門，起初被裝在了洗禮堂東側，后被移動至南側。
佛羅倫薩圣若翰洗者洗禮堂內外觀
當Pisano完成這兩扇高聳的銅制大門后，它們很快成為了佛羅倫薩的驕傲。上面有28處精雕細琢的浮雕，形態優美的幾何圖案，以及20處施洗約翰的生活場景，讓無數民眾和朝圣者心馳神往。
但在8噸重的巨門裝上后的680年里，由于天氣和污染，它們遭受了嚴重破壞。另外，幾個世紀以來，不穩定性鹽不斷積聚，銅門逐漸腐蝕，傷害了這件瑰麗的藝術品。
作為受Opera di Santa Maria del Fiore博物館資助的文化保護項目，人們決定用精確復制品來代替Pisano制作的銅門。洗禮堂東北兩側的另兩組門早在前些年就已替換。現在就只剩Pisano的門了。
為落實這一浩大工程，Opera決定與Frilli Gallery合作。Frilli Gallery是佛羅倫薩世界知名藝術工作室，以無可挑剔的藝術標準而聞名。從頭至尾，Frilli Gallery都秉承嚴謹的態度，協調幾十名技師的工作。
修復工程于2016年啟動，耗時3年完成。東北兩側大門有石膏模型，所以可以直接制作復制品，但Pisano的南門沒有。考慮到銅門表面的復雜程度，而且需要盡可能還原原作，修復團隊決定采用3D掃描技術。
他們對具備處理歷史文物資質的公司進行了調研，最后選擇了意大利瓦倫扎3D掃描/打印服務供應商Prototek經驗豐富的專家。Prototek在數字捕獲、3D設計、3D生產服務方面積累了多年經驗，好不猶豫地接下了這項備受矚目的文化保護項目。
Prototek首席運營官Andrea Barchi表示，“我們很榮幸能參與這項浩大工程，因為它對于佛羅倫薩和整個意大利民眾都有著不可估量的意義。我們取得的成果真切地展現在每位行人的眼前，他們一同見證我們的努力，無論項目規模多大，過程多繁瑣，這是我們對每位客戶的承諾。”
小心翼翼地拆下兩扇巨門（高16.2英尺（4.94米），寬9.6英尺（2.95米），重約8噸）后，修復大師們溫柔以待，修補幾百年來歲月在門上留下的創傷和氧化的痕跡。經過修復師們一天天的辛勤努力，Pisano藝術巨作的鍍金表面和華麗細節漸漸浮現。
Artec Spider 3D掃描過程一瞥
3D掃描開始了。Prototek選擇Artec Spider來捕獲Pisano銅門每塊精雕細琢的嵌板。Andrea Barchi表示，“Artec Spider是一款非常出色的3D掃描儀，在我們多次重要掃描任務中擔當主力，幫我們實現了高精度，制作出栩栩如生的數字作品。產品使用起來也很舒適，掃描結果會在筆記本屏幕上實時顯示。Spider功能先進，我們幾乎可以靠它完成任何小型物體的逆向工程，從清朝早期的景泰藍花瓶，到勞斯萊斯Trent 500發動機的小型渦輪風扇組件，以及其他許多案例。”
用Artec Spider和Artec Studio（背景）為原始銅嵌板進行大面積掃描
從開始到結束，整個項目的3D掃描部分只花了10天。在這期間，Pisano 原作的28塊嵌板全部捕獲并制成高分辨率彩色3D模型，效果精美。
“我們也用過其他需要支架或三腳架的3D掃描儀，但Spider質量輕便，可以手持，方便我們工作人員在每塊嵌板周圍走動，輕松快速完成捕獲。Spider干凈的數據和高效的捕獲速度也意味著文件不會太大，后期處理的時間也降到低，”Barchi說道。
數字捕獲完成后，Spider的掃描在Artec Studio中進行處理。“我們的掃描技師只需要在Artec Studio中處理掃描即可，這款軟件提供了一系列3D數據編輯工具…刪除多余的數據，對齊配準掃描，最后將3D模型導出至ZBrush和Meshmixer，進一步處理嵌板精致的細節和復雜幾何，” Barchi說道。“我們用ZBrush修復了幾塊嵌板中缺失的細節。”
準備用Artec Spider從各關鍵角度捕獲嵌板所有精密細節
隨后，將3D模型發送到3D Systems sPro 230 SLS（選擇性激光燒結）打印機，用PA12材料打印成500mm x 500mm的全壓式嵌板。嵌板完成后被送往Ciglia & Carrai藝術鑄造廠，根據全壓式嵌板做成硅酮凹模。這些凹模隨后通過失蠟法，做出最終的銅制復制品。
Prototek的Andrea Barchi拿著一塊PA12做成的全壓式嵌板，準備制作硅酮凹模
等模具澆鑄并冷卻，Ciglia & Carrai的藝術家和工匠就開始打磨提升各個細節，手、腳、服裝等元素，忠實還原Pisano原作上的線條、外形與弧線。
Ciglia & Carrai的專家正在為銅嵌板進行最后的完善
最后，還有一道工序：在整塊銅制嵌板上澆一層酸，模擬金屬自然氧化的效果，增添一份原作的歷史感。
嵌板準備就緒后，又花了一個月的時間組裝所有門，才取得了現在的壯觀效果。
啟用儀式上，佛羅倫薩市民和旅客見到14世紀Pisano的杰作以如此典雅精致的方式重生，無比驚嘆，這一切都離不開21世紀的科技和Prototek以及Ciglia & Carrai專家的辛勤付出。
揭幕儀式上，市民首次見到新門時的激動時刻
今天，復制門已代替了幾百年來守護洗禮堂的銅門，位于佛羅倫薩圣若翰洗者洗禮堂，它們定會吸引子孫后代的目光，令人贊不絕口。
對于3D掃描在文化保護領域的應用，Andrea Barchi表示，“科技如今能夠滿足博物館和歷史學會的需求，修復人類珍貴的歷史文物和遺跡，這是前所未有的。在意大利和整個歐洲，我們祖先留下了如此之多的藝術創造，但年久失修，有些情況更糟。但現在，這些歷史瑰寶可以通過數字捕獲的方式，比如Artec Spider等新3D掃描技術，重新煥發生機。”
Barchi補充道，“另外，這些物體掃描并制作成3D模型后，博物館就可以在此基礎上進行創作。例如，Pisano銅門可以3D打印制作縮小版，讓參觀博物館的游客有機會拿起這兩扇門，或者也可以將3D模型制作成VR或AR環境下的展品，讓遠在地球另一端的游客一同近距離欣賞這栩栩如生的大門。”
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