倫敦自然歷史博物館推出由LAMÁQUINA打造的3D打印新展廳

2025年4月23日，南極熊獲悉，為慶祝倫敦自然歷史博物館（NHM）建館150周年，一座全新的展廳近日向公眾開放，隆重推出“修復(fù)我們破碎的星球”（Fixing Our Broken Planet）主題展覽。此次展覽中的陳列柜尤為引人注目，它們是由博物館內(nèi)部團(tuán)隊(duì)與巴塞羅那的3D設(shè)計(jì)與制造工作室LAMÁQUINA攜手打造，采用了融合回收粘土和生物聚合物接頭的3D打印陶瓷技術(shù)。展廳在修復(fù)過程中，既保留了其珍貴的維多利亞時(shí)代建筑特色，又巧妙融入了可持續(xù)的設(shè)計(jì)理念與材料，充分體現(xiàn)了博物館的創(chuàng)新與遺產(chǎn)保護(hù)。



可持續(xù)設(shè)計(jì)與陶瓷制造工藝

倫敦自然歷史博物館是羅馬式建筑的杰出典范，于1881年正式開放，并因其廣泛使用赤陶土（Terracotta）而聞名于世。由阿爾弗雷德·沃特豪斯（Alfred Waterhouse）設(shè)計(jì)的這座建筑，被構(gòu)想為一座“獻(xiàn)給自然的殿堂”，旨在頌揚(yáng)地球豐富的生物多樣性。在維多利亞時(shí)代工業(yè)化的倫敦背景下，選擇赤陶土不僅是出于其美學(xué)價(jià)值，也考慮到了其衛(wèi)生特性和成本效益。

正如當(dāng)年選擇赤陶土是對時(shí)代背景的回應(yīng)，新展廳的設(shè)計(jì)同樣緊密契合了當(dāng)代的需求。其中一項(xiàng)核心策略便是采用3D打印陶瓷制作陳列柜，確保在滿足展廳功能需求的同時(shí)，嚴(yán)格遵守歷史遺址的文物保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。此外，為踐行當(dāng)前的可持續(xù)發(fā)展理念，博物館委托進(jìn)行了一項(xiàng)全面的評估報(bào)告，對各種制造工藝和材料選項(xiàng)進(jìn)行了比較分析。研究結(jié)果明確指出，采用機(jī)器人生產(chǎn)的陶瓷部件是最具可持續(xù)性的選擇。

LAMÁQUINA工作室負(fù)責(zé)生產(chǎn)展廳所需的陶瓷部件，其中40%使用了來自陶瓷工業(yè)的回收粘土。制造過程中采用了兩種不同的技術(shù)：底座部分使用3D打印技術(shù)，而頂部的水平封蓋元件則采用2D鋪磚技術(shù)。整體設(shè)計(jì)采用模塊化理念，便于未來拆卸，并配備了生物聚合物接頭進(jìn)行干式組裝，確保了長期的可持續(xù)性。

上釉和燒制工序在知名的Ceràmica Cumella工廠進(jìn)行，采用了節(jié)能型窯爐，能夠同時(shí)燒制多個(gè)部件。部分燒制過程使用了可再生能源，進(jìn)一步提升了項(xiàng)目的可持續(xù)性。為優(yōu)化生產(chǎn)效率，整體設(shè)計(jì)被拆分為十個(gè)模塊化組件，最終在三個(gè)月內(nèi)成功生產(chǎn)出1,686個(gè)獨(dú)立部件。機(jī)器人的精準(zhǔn)操作確保了每個(gè)組件都嚴(yán)格符合設(shè)計(jì)規(guī)格，并集成了諸如電纜和標(biāo)牌穿孔等必要功能，同時(shí)保證了尺寸的精確性。

在近期發(fā)布的一份新聞稿中，LAMÁQUINA強(qiáng)調(diào)了粘土3D打印面臨的主要挑戰(zhàn)之一：材料在生產(chǎn)過程中對環(huán)境條件的高度敏感性。為解決這一問題，每個(gè)模塊在整個(gè)制造過程中都受到持續(xù)監(jiān)控，以測量其在各個(gè)方向上的收縮率。這些數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)反饋到數(shù)字設(shè)計(jì)文件中，以便進(jìn)行精確調(diào)整，最終確保所有組件的生產(chǎn)公差控制在5毫米以內(nèi)。

除了技術(shù)上的復(fù)雜性，該項(xiàng)目還面臨著嚴(yán)格的法規(guī)限制。設(shè)計(jì)和安裝過程必須遵循嚴(yán)苛的指導(dǎo)原則：任何干預(yù)措施都不能觸及博物館的歷史墻體，并且單個(gè)支撐點(diǎn)的最大承重被限制在400公斤以內(nèi)。這些限制條件深刻影響了設(shè)計(jì)方案和后勤規(guī)劃，最終促成了一個(gè)高效的安裝流程，僅用十天便順利完成。



3D打印技術(shù)對藝術(shù)與雕塑領(lǐng)域的影響

3D打印技術(shù)正日益廣泛地應(yīng)用于文化遺產(chǎn)的保護(hù)與復(fù)制，涵蓋了從古代文物、遺跡到全新的雕塑和紀(jì)念碑等多個(gè)方面。2022年，倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）的研究人員結(jié)合X射線成像、人工智能和3D打印技術(shù)，成功再現(xiàn)了文森特·梵高（Vincent Van Gogh）一幅失傳的畫作《兩個(gè)摔跤手》（The Two Wrestlers）。研究團(tuán)隊(duì)與藝術(shù)家Jesper Eriksson合作，利用X射線檢查了現(xiàn)有畫布下方的顏料層。隨后，通過一個(gè)基于梵高繪畫風(fēng)格訓(xùn)練的人工智能算法處理這些數(shù)據(jù)，生成了一個(gè)能夠反映這幅遺失藝術(shù)作品的3D模型。

在美國德州的“穿越時(shí)空的德州博物館”（Texas Through Time Museum），檔案保管員利用3D掃描技術(shù)對一種史前掠食者的化石遺骸進(jìn)行了數(shù)字化保存，確保了這些脆弱標(biāo)本能夠得以長期研究和展示。在西班牙，國家考古博物館運(yùn)用同樣的技術(shù)，精確復(fù)制了圣佩德羅·德·拉斯·杜埃尼亞斯拱門（Arch of San Pedro de la Dueñas），這不僅有助于文物的保護(hù)，也促進(jìn)了公眾參與。澳大利亞國家海事博物館則展出了一艘于2021年出土的19世紀(jì)船只的3D打印復(fù)制品，生動(dòng)展示了增材制造技術(shù)如何支持歷史闡釋并豐富教育體驗(yàn)。