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硅橡胶助力三星堆考古发掘:首次运用3D打印+硅橡胶提取文物信息
* 来源 :有机硅 * 作者 :fgwmyj * 发表时间 :2021-03-22 * 浏览 : 742

三星堆重大考古发现

 

 
 
 
 
 

 

沉睡数千年

一醒惊天下

时隔35年

三星堆再次启动挖掘

 

经过两个多月的发掘,3月20日,国家文物局发布“考古中国”重大项目进展。四川广汉三星堆遗址新发现的6个祭祀坑中,出土金面具残片、巨青铜面具、青铜神树、象牙等重要文物500余件。其中5号坑独特的黄金面具、3号坑新形制的青铜方尊和祭祀坑中的丝绸是此次发掘的几大亮点。

 

而在本次挖掘三星堆发掘过程中,使用了较多黑科技手段,其中,3D打印+硅胶膜衣则是首次应用于文物提取工作,是考古界的一项重大创新

 
 

这是三星堆自去年秋天宣布重启发掘后,6个祭祀坑第一次掀开神秘面纱,将真实的发掘场景毫无保留地呈现在众人眼前。曾经震惊世界的1、2号坑出土的青铜神像、青铜人像、青铜神树、金面罩、金杖等珍贵文物,如今依然在三星堆博物馆“惊艳”访客,而就在7公里外,考古人员在新发掘的6个祭祀坑中日复一日地作业,继续探寻着3000多年前古蜀先民在这里留下的心灵密码。

三星堆遗址位于四川省广汉市三星堆镇,成都平原鸭子河南岸。遗址分布面积约12平方公里,核心区域为三星堆古城,面积约3.6平方公里,是四川盆地目前发现的夏商时期规模最大、等级最高的中心性遗址。

硅胶助力三星堆挖掘工作

 

 

 
 
 
 
 

在本次三星堆新一期的考古发掘工作中,“黑科技”3D打印技术是使用3D扫描仪将文物以及其周边的信息数据进行搜集,然后通过3D打印机打印出一模一样的石膏模型。用这个打印出的石膏模型制作了贴合严密,保护性强的硅胶保护套,将保护套贴合在文物上后,再使用套箱的方式提取文物。

首先数值进行严格监测,用3D打印技术,Ctrl+C,Ctrl+V,复制一模一样的大铜尊然后在这个复制版的大铜尊上进行倒膜让外部形成一层硅胶“外衣”。之后需要工作人员把硅胶“外衣”分段一件一件粘附在大铜尊的表面上。

3D打印保护套比贴薄膜、软布效果要好,因为有黏性,起到了对大铜尊最佳的保护作用。

据专家介绍,这是国内考古届首次运用3D打印技术进行文物的提取工作,是一个创新的方式。由于三星堆的文物埋藏在地底已经有3000多年了,导致文物较为脆弱,稍不留神就会损坏。而这次提取的同尊,加上里面的填土,重达1000斤左右,在提取时需要更加的小心。以往提取文物时是通过包裹塑料薄膜以及软布等方式,而硅胶膜则能够更好的贴合文物表面,而且硅胶本身就有一定的粘性,能够更好的贴附在文物的表面,对于文物能够提供更好的保护。

3D打印技术在未来对于文物修复时,也会起到保护的作用。以前仿制文物或修复文物,都必须要在原文物上面覆泥模,然后再做蜡模,会对文物产生一些污损。3D成像打印系统,只需将文物进行三维扫描,然后在电脑里做成三维图像,再用用打印机进行打印,而且还可以做到几乎零误差。

硅胶在3D打印中的应用

 

 

 
 
 
 
 
硅胶3D打印是使用双通道控制AB组分液体硅胶,经喷头混合挤出,卤素灯加热硫化,形成分子交联得到固体。可实现1毫米线宽,质地均匀、结实、弹性十足,强度可达到注射成型的90%。可应用到柔性材料、医疗、食品类等领域,经过三维扫描和步态分析,得到三维数据,可实现鞋中底的个性化定制。
 
 
 

01

硅胶特性

 

1、通常情况下,硅橡胶具有生物相容性,并符合食品应用要求。因其本身具有稳定性,所以无需任何添加剂和稳定剂;

2、与PVC 材料相比,有机硅材料不需要添加增塑剂就可以达到很柔软的效果;

3、与乳胶材料相比,有机硅材料没有致敏的风险

4、与热塑性弹性体材料相比,有机硅材料具有更可靠的耐温、耐压变性能

5、有机硅材料本身具有固、液两大形态,适用于多种成型工艺

6、有机硅还具有如下特性:柔韧性和弹性、耐候性、应用温度范围广、抗辐射性、生物惰性。

 
 

02

工艺原理

 

基于“按需喷墨”打印原理。打印头将有机硅微液滴(体素)逐滴沉积在工作平台上,然后液滴相互融合,然后将它们短暂地置于紫外线辐射下,让其永久地结合在一起。固化之后会形成一层均质层,接着再把下一层打印在均质层上。

通过使用支撑材料来生产飞檐或孔洞等复杂结构,便能逐层打印出三维物体。打印完成后,将物体从工作平台上移除,并用水将支撑材料冲洗掉即可。随后将物体二次硫化,以便去除挥发物,并实现最终的机械性能。

聚合物的粘度较高,这意味着每层厚度通常为 0.4 毫米。因此,打印出来的物体由四个不同的表面组成:工作平台上的底面、由最后一层形成的顶面、层状结构的侧壁以及与支撑材料相接触的表面。为了实现不同的粗糙度,需使用两种支撑材料。从原则上来说,打印完成后,可以在部件表面覆膜,以提升其外观。

 

 
 

03

应用领域

 

解剖模型有机硅弹性体具有出色的柔韧性与弹性,并且易于切割和缝合,尤其适用于复制血管、心脏、肌肉、奇观支架或皮肤等柔软的组织

牙科领域有机硅的特性与牙龈相似。它们不可渗透并且通过了医学分类IIa 测试,它们具有不同的硬度和颜色,因此3D 打印部件的外形和触感都很逼真。

生物模型:3D 打印的生物模型可用于创建具有复杂内部结构的有机结构,并且应用范围广泛。有机硅弹性好、可变形且易于切割和缝合是一大优势。

应用优势

 

1、有机硅3D打印无需使用任何工具或模具,便可直接将数字模型转换为实物,从而降低生产成本,尤其适用于建模或小批量生产
2、有机硅3D打印的另一个优势在于节省生产时间:可以大幅缩短工艺周期,同时可在产品开发期间快速改进产品;
3、每一个3D打印部件都能进行个性化定制,从而满足口腔或牙齿护理等行业的需求,便于制作模拟人体组织的解剖模型;
4、有机硅3D打印还可对复杂结构的功能性部件和原型件进行功能整合
 

 
 

05

发展前景

 

有机硅3D打印是一种新兴的技术,但是已经开始逐步有应用落地,未来在工业领域应用范围会越来越广。利用3D打印对复杂形状不敏感、无需开模等优势,越来越多的创新设计正在涌现,生产效率也得到有效提升。

全世界不仅在探索3D打印在原型打印、小批量及零部件打印方面的潜能,而且越来越多利用真正的3D 结构的优势实现创新设计,例如:解剖模型、晶格结构的使用,以及机器人抓手等。

硅胶前途广阔,目前可以用作阻尼减振材料、隔音隔热材料、精密包装材料,在航天航空、汽车、先进武器、电子工业等方面大显身手。食品级硅胶制品、医疗级硅胶制品、建筑密封胶、隐形眼镜、服装和消费产品层出不穷,它也必将成为3D打印重要的应用点。因此,有机硅3D 打印有巨大的发展空间。

 

 

 

 

 

 

 
 

03

应用领域

 

解剖模型有机硅弹性体具有出色的柔韧性与弹性,并且易于切割和缝合,尤其适用于复制血管、心脏、肌肉、奇观支架或皮肤等柔软的组织