3D打印与逆向工程技术在文物保护中的应用研究进展
3d打印逆向工程实训报告
3d打印逆向工程实训报告3D打印是逆向工程系统的重要子系统。
逆向工程，也称反求工程，或者称为反向工程，其思想最初来源于从油泥模型到产品实物的设计过程，即将实物模型转化为CAD模型的数字化、几何模型优化的过程，进而将实物模型转化为工程设计概念模型。
具体来说，逆向工程技术就是对实物原形进行3D扫描、数据采集，经过数据处理、三维重构等过程，构造具有相同形状结构的三维模型。
然后，再对原形进行复制或在原形的基础上进行再设计，实现创新。
所以说逆向工程并不是简单的3D扫描以及复制的过程，逆向工程的目的是利用实物获取点云，并基于点云进行优化设计以及创新设计。
该技术已经被广泛的应用于汽车，模具制造，家具，工业检测，动漫娱乐，考古文物保护，航空航天领域，生物医学制造，建筑和艺术等领域。
3D打印逆向工程实训报告一、实训目的本次实训旨在让我们深入了解和掌握3D打印逆向工程的基本流程和技术要点，通过实际操作提升我们的实践能力和问题解决能力。
二、实训内容数据采集：使用3D扫描仪对选定的实体对象进行扫描，获取其表面的点云数据。
在这个过程中，我们学习了如何调整扫描仪的参数以获得更高质量的点云数据。
数据处理：将扫描得到的点云数据导入到专业的逆向工程软件中，进行去噪、简化、修复等处理。
这一步是确保后续模型重建质量的关键。
模型重建：基于处理后的点云数据，利用软件中的曲面重建功能，构建出实体对象的三维模型。
在这个过程中，我们学习了如何选择合适的曲面重建方法，并对重建结果进行优化。
模型输出与3D打印：将重建好的三维模型导出为STL格式，并导入到3D打印机中进行打印。
在打印过程中，我们学习了如何设置打印参数以获得最佳的打印效果。
三、实训过程与遇到的问题在实训过程中，我们按照上述流程逐步完成了从数据采集到模型输出的整个过程。
其中，遇到了以下主要问题：数据采集不全：在初次扫描时，由于参数设置不当，导致部分区域的数据采集不全。
后来通过调整扫描仪的位置和参数，成功解决了这一问题。
法如激光三维扫描仪在古建筑保护领域的应用
三维激光扫描技术21世纪初,三维激光开始被应用于古建筑测绘领域,如用于故宫修复测绘•和数码相机相结合对古建筑物进行快速三维重建等，实现古建地数字化存档，为研究中国古建筑史和建筑理论提供重要资料•三维激光在古建筑保护中相对于传统测绘手段而言更显示出其独特地•无法取代地优越性.然而,由于建筑本身地特性以及技术本身地局限性，也使得三维激光用于古建筑测绘存在一定地缺陷，且技术含量较高，硬件设备昂贵，投入大,易受古建筑物周围高大树木遮挡等,实际实施往往有难度.三维激光扫描仪(FaroFocus3D)FARO 1法如）•业界轻：5kg•扫描速度昴快：1. 000, DOO点F秒新一代三维激光杓捲仪•扫描视野姙大；360°(水平丨305。
(垂直］•体积ffiMx 240mm x 200mm x 100mm•<0远距离相位式扫描:153.49^•圈■楕度最离：距离榻度•一协毗集咸度锻高：内笛高性能PC机、7000万像嘉的高滑晰數码相机、霧色融摸操作屛、内藏式可充电电范、SD卡数据储存器“♦水平倾料讲正范围量大：±5e图Faro大场景地面三维激光扫描仪三维激光扫描技术又称“实景复制技术”，通过现场扫描操作直接将各种大型.复杂.不规则地•标准或非标准等实体三维数据完整地采集到电脑中，进而快速重构出目标地三维模型及线.面.体.空间等各种制图数据.同时,采集地三维激光点云数据还可进行各种后处理工作，如：测绘•计量•分析.仿真.模拟.展示.监测.虚拟现实等，它是各种正向工程工具地对称应用工具，即逆向工程工具•它区别于传统地单点定位测量•点线测绘技术及照相测量技术•图三维激光扫描仪三维激光扫描可以同时获取空间三维点云Pointcloud和彩色数字图像两种数据,扫描点空间定位精度达到5mm~10m使该项技术成为欧美等国在高效率空间数据获取和地面遥感探测及三维建模方面地研究热点•近年来，该项技术在欧美等国家和地区地应用涉及城市规划.资源调查.灾害管理.工程设计及国防等方面,特别在城市三维景观•古建重建.虚拟现实与仿真等方面发挥了巨大优势•工作原理三维激光扫描技术，是通过内部地激光脉冲发射器向目标物发出激光脉冲通过反光镜旋转，发出地激光脉冲扫过被测目标，信号接收器接收来自目标体返回地激光脉冲，通过每个激光脉冲从发出到被测物表面返回仪器所经过地时间可以获得被测物体到扫描中心地距离，同时扫描控制模块可测量每个激光脉冲地水平扫描角a和竖向扫描角B ,后处理软件自动解算得出被测点地相对三维坐标进而转换成绝对坐标系中地三维空间位置坐标或三维模型FAR激光三维扫描仪系统由硬件和软件两部分组成.1、硬件部分FAR激光三维扫描仪系统硬件部分组成主要包括扫描仪（包含激光发射器.彩色照相机及操作显示屏）.三脚架.云台.2、软件部分FAR激光三维扫描系统软件部分包括四部分：点云扫描处理软件FAROSce ne. 数据共享软件SCENE WebShare.三维激光扫描技术地具体应用需求如下：古建筑三维数据地采集（1）古建筑全貌现状三维信息采集及数据库建立目前在文物管理过程中针对古建筑都进行了测绘及图纸绘制工作. 但以往地测绘方式和图纸只能反映建筑地结构形式,由于中国木构建筑结构地特殊性,现存地古建筑梁架结构都存在变形情况, 而这些重要地变形数据传统地测绘手段却难以准确获得. 三维激光扫描技术可以在短时间内以海量点地形式对古建筑进行数据采集, 后期可以通过专业地软件利用这些海量数据绘制出古建筑地现状图纸或生成现状模型.（2）古建筑中木雕. 砖雕等结构件地精准数据采集及开发中国传统地古建筑大量采用木雕. 石雕作为装饰,寓意深远且做工精美, 在漫长地历史岁月里,人为及自然原因导致了很多雕刻正在慢慢消失, 采用更高精度地白光. 蓝光等扫描仪可以将这些内容进行数字化地提取,形成数据档案, 甚至做成专业地不同门类地数据库.这样地数据不仅仅在学术研究方面能够带来大量地帮助, 通过专业地操作软件及高精度地3D打印技术还可以将这些雕刻精准地复制出来，在具体地工程维修. 仿建等方面也会有积极地促进作用, 通过对其文化元素地提取, 还可以结合当代工艺美术领域, 创意出不同材质. 规格. 类型地衍生产品, 带动一方经济. 古建筑地现状图纸提供记录现状与指导施工分属测绘与设计两个专业, 原本就是两种截然不同地工作,虽然古建筑地修复设计是以现状测绘为基础地 ，但这并不代表两者必须合二为一.目前,两者由同一人完成地工作模式有它产生地技术背景，伴随着三维激光 扫描仪地出现，如今我们完全可以把两者分开来做•传统工作模式地改变，实质上 是生产力发展过程中分工细化地必然结果下图为古建筑现状图•罠找占畦刚Wilfl ・能磐从设 计的角度去诠耳瞅 结构"对于斷楚雀藐而言可臥起劉 很軒的说明作用+但对于建 段完咗的建筑*尤K ■址经历 了名年的風吹雨打石的徐觅 的真实皓构.龌乏具体的指记录现状不是非常必要绘制二维线条图•正射影像图是利用点云构建地三角网模型纠正了由诸多因素（特别是中心投影）引起地图像变形地照片 •因为同时 拥有精细地影像和准确地尺寸，能够真实地反映出建筑原貌，所以建筑立面地正 射影像图具备了代替现状测绘图纸地条件 •我们只需在上面标注好尺寸，即可方 便使用.古建筑修复地设计图纸在古建修缮工程中，进行准确•全面地现状测量是分析结构变形和绘制设计 图纸地基础工作•点云地高密度•可视化特点为人们提供了仿真地工作环境，相当 于把现▼ :严- 瞬」ttrfflr Wnttll I Httri™ 占建现ifiMtfl 的二班菽字化技术，町厲笊 确的拿握if 筑的真俱柑诰帖 况、r 解毎一卜构世的现实 尺疗和变序情：匕为宦乱的 雉护、修堵、安全性硏究都 洛来了根人的個柯.场转移到了办公桌上，因此我们可以根据点云开展“桌面测量” •具体地操作方法是：修复设计人员应用特殊插件将点云导入常用地工程制图软件（如AutoCAD.Microstation等），之后就能在彩色点云（图7）及点云切片（图8）上直接量取所需数值，并勾绘建筑外形用于设计制图•这是一个将逆向采集得到数据进行正向处理和表达地过程•从准确性地角度讲，点云作为原始测量数据应该被古建专业人员直接使用开展“桌面测量”是获取信息最为简单.有效地途径，也是目前为业内人士所普遍认可地方法.安全性监测及预警分析中国现存大量明清古建筑，在局部地区甚至保存下来宋.唐.汉等更加久远地建筑堪称国宝.经历漫长地岁月，地形变化.自然侵蚀.人为等因素这些保存下来地古建筑都或多或少地存在沉降•倾斜.开裂等变形情况•有些变形已经对古建筑地安全构成了威胁•根据古建筑地不同现状，制定有针对性地方式方法来保护这些建筑地安全性是至关重要地，但这些建筑绝大部分都没有完整地现状基础数据而要对古建筑进行安全性监测，完整.准确地现状数据是首先需要掌握地资料，我们利用三维数字化技术可以将这些建筑全面•完整地基础数据采集下来，今后可定期对这些建筑进行扫描并将历次地扫描数据同原始数据进行比对，掌握建筑全面地变化情况并可制定相应地安全预案.大木构架变形情况分析大木构架地整体变形情况是对古建筑损毁程度进行判断地重要依据，但它却是传统手段无法观测地•我们将三维激光扫描技术与控制测量技术联合使用，通过控制点把诸多站位地点云拼接到一起（图4）,就能快速.准确获得大木构架地完整观测数据，进而开展变形分析工作•以实测地点云数据为基础，我们可以利用软件快速构建出物体地三角网模型（图5）如果把先后两次获得地三角网模型相重合，软件中地对比分析功能还会自动给出量化地比较结果（图6）.这样,我们就能清楚.直观地看到该建筑在经过修缮或一段时间后地变化状况，该项技术可用在古建结构变形地长期监测体系中•IE -T 化。
文物展示利用现代技术的例子
文物展示利用现代技术的例子一、虚拟现实技术在文物展示中的应用虚拟现实技术是一种模拟真实场景的技术，通过特殊设备和软件，使用户可以身临其境地体验不同的文物展览。
例如，利用虚拟现实技术，可以重建古代建筑、文化场景，让观众感受到历史的厚重感。
二、增强现实技术在文物展示中的应用增强现实技术是一种将虚拟信息与真实世界进行融合的技术，可以通过手机、平板等设备实现。
在文物展示中，可以利用增强现实技术为观众提供更多的文物相关信息，例如通过扫描文物展品上的二维码，展示相关的历史背景、文物制作工艺等内容。
三、3D打印技术在文物展示中的应用3D打印技术可以将数字模型转化为实体模型，使观众可以更直观地观赏文物。
利用3D打印技术，可以制作出高度还原的文物模型，观众可以近距离观察文物的细节，增加观赏的乐趣。
四、互动展示系统在文物展示中的应用互动展示系统可以为观众提供参与感，增加互动性。
例如，利用触摸屏、感应器等设备，观众可以通过触摸、移动等操作与文物进行互动，了解文物的功能、用途等信息。
五、智能语音导览系统在文物展示中的应用智能语音导览系统可以为观众提供更便捷的参观体验。
观众可以通过佩戴耳机或使用手机等设备，听取智能导览系统提供的文物解说、历史背景等信息，不仅方便了观众，也提升了观展的效果。
六、物联网技术在文物展示中的应用物联网技术可以将文物与互联网连接起来，实现远程监测、控制和管理。
例如，利用物联网技术，可以实时监测文物的温湿度、光照等环境参数，保护文物的安全。
七、移动应用程序在文物展示中的应用移动应用程序可以为观众提供更便捷的参观方式。
观众可以通过下载相关的移动应用程序，了解文物的相关信息、展览活动等，还可以通过应用程序进行在线购票、导航等功能。
八、大数据分析技术在文物展示中的应用大数据分析技术可以对观众的参观行为、兴趣等进行分析，为文物展示提供更有针对性的服务。
例如，通过分析观众的浏览记录和反馈意见，可以针对观众的需求进行展品调整和优化。
逆向工程技术的应用领域
逆向工程技术的应用领域逆向工程技术是一种从现有的产品、设备或软件系统中分析并重构其内部结构的技术。
它是一种广泛应用于多个领域的技术，包括制造业、工程、计算机科学和信息安全等。
在这些领域里，逆向工程技术可以帮助分析产品的设计、功能和构造，或者获取其源代码，从而为修改、改进或重新设计提供基础。
在制造业中，逆向工程技术被广泛应用于针对竞争产品进行研究和分析。
通过逆向工程技术，制造商可以分析其竞争对手的产品并了解其设计、制造方式和性能。
然后，这些信息可以用来改进自己的产品，并使其更具竞争力。
逆向工程技术还可以帮助制造商分析竞争对手的生产过程，从而明确能够用来优化自己生产流程的潜力。
在工程领域中，逆向工程技术可以用来分析用于制造产品的零部件的设计和构造。
这种技术可以帮助工程师们确保产品的性能、质量和可靠性。
通过逆向工程技术，工程师们可以分析在零部件制造和产品组装过程中可能存在的问题，并采取措施优化设计，从而确保产品达到最高标准。
在计算机科学领域中，逆向工程技术可以用来分析和破解软件和硬件系统。
逆向工程技术可以让程序员们研究程序代码以及处理算法，提高他们的技能水平。
在信息安全领域中，逆向工程技术可以用来识别、分析和修补计算机软件和硬件的安全漏洞，防止其被黑客利用。
在法律上，逆向工程技术可以帮助专利持有人确保其专利的实施。
逆向工程技术可以确定其专利技术是否被无授权的个人或公司使用，并证明其专利权，从而减少知识产权侵犯的风险。
除了以上提到的应用领域，逆向工程技术在其他领域也有着广泛的应用。
在医疗领域，逆向工程技术可以帮助医生和工程师分析和改进医疗设备和器械的设计，以提供更好的医疗服务。
逆向工程技术可以应用于配件和器械的设计，以使用更少的材料制造出更好的耐用性和性能优越的器械。
逆向工程还可以帮助设计出通过3D打印技术制造人体器械或显微镜等医疗设备。
在建筑领域中，逆向工程技术可以应用在遗产保护和修复上。
逆向工程可以通过扫描和数字化遗产建筑，然后使用3D图像制作真实的建筑模型，从而帮助修复和保护建筑及其历史背景。
探讨VR技术在文物保护工作方面的应用
探讨VR技术在文物保护工作方面的应用文物保护是一项重要的文化事业，传统的文物保护方式主要是通过摄影、复制、修复等手段来保存文物的原貌。
这些方法在一定程度上存在一些局限性，无法完全还原文物的真实感受。
现如今，随着虚拟现实（VR）技术的快速发展，人们开始探索将VR技术应用于文物保护工作中，以实现更加真实、立体的文物展示和保护效果。
VR技术可以实现文物的全景拍摄和重建。
通过将文物进行三维扫描和拍摄，可以得到文物的精确模型和高清影像。
利用VR技术，可以将这些模型和影像呈现在虚拟环境中，实现用户对文物的全方位观看和体验。
用户可以通过头盔、手柄等设备与文物进行互动，观察其细节和构造，甚至可以自行操作文物的各种功能，达到亲临其境的效果。
VR技术可以为文物保护提供交互式展示平台。
传统的文物展览以静态的陈列方式为主，观众只能被动地观看展品。
而利用VR技术，可以将文物展示为一个虚拟场景，观众可以自由移动、选择感兴趣的文物进行观看。
VR技术还可以增加一些互动元素，例如解谜游戏、故事情节等，使观众更加投入提高他们对文物的兴趣和理解。
VR技术还可以在文物修复和保护过程中发挥作用。
传统的文物修复和保护需要直接接触文物，容易造成二次破坏或损毁。
利用VR技术，可以通过虚拟环境进行文物的修复和保护操作，避免对文物的直接接触。
修复人员可以通过VR设备进行模拟练习和实践，提高修复工作的准确性和效率。
VR技术还可以记录修复过程和保存修复方案，方便后期参考和传承。
VR技术在文物保护工作中还存在一些挑战和亟待解决的问题。
VR设备的成本仍然较高，限制了其在实际应用中的推广和普及。
VR技术在保证真实感受的需要满足观众对舒适性和使用体验的需求，这对硬件和软件的性能提出了更高的要求。
文物保护工作涉及到多个学科的知识和专业技能，如何将VR技术与这些专业知识相结合，提供更加全面和准确的展示和保护效果，也是需要进一步研究和探索的方向。
VR技术在文物保护工作中具有巨大的潜力和应用前景。
聚焦首都文博数字化产业需求,校企融合共建3D打印示范基地
聚焦首都文博数字化产业需求，校企融合共建3D打印示范基地文 / 王振山随着“中国制造2025”目标不断推进，社会对3D打印技术人才需求量大幅度增长，而企业自身培养和从社会招聘的相关人才又很难满足需求，国内对3D打印技术专门人才的培育又仅仅处在萌芽状态，所以培育该领域的高技能应用人才势在必行。
北京的文博资源丰富，故宫博物院、国家博物馆、首都博物馆等一大批头部机构，在文博数字化方向上对3D打印技术存在巨大的需求。
三维数字化采集（扫描）、数字化建模，文物数字化档案建立、成果展示等还在起步阶段。
北京市应用高级技工学校（以下简称学校）围绕自身在首都地区的发展需要，培育首都地区紧缺的文博文创领域的3D打印技术应用高技能人才，紧贴企业和社会及产业需求，着力建设3D打印技术应用专业。
3D打印技术应用专业建设的基本思路是夯实3D打印技术应用专业建设基础，使学生掌握文博三维数据采集、处理技术，学会正逆向建模、修模和数据纹理贴图等文博数字化相关技术岗位工作所需的技术技能，争取将学生培养成为复合型3D打印技术应用高技能人才。
打造文博数字化基地，为未来成为首都文博数字化人才输出基地奠定基础，争取达到国家增材制造（3D打印）技能鉴定技术等级要求。
一、专业建设思路围绕基本建设思路，学校3D打印技术应用专业建设重点工作规划如下。
一是开展社会服务，打造文博数字化人才高地。
学校计划逐步与国家博物馆、中国人民抗日战争纪念馆、北京易速普瑞科技股份有限公司、北京京西时代科技有限公司、北京金达雷科技有限公司等在京企事业单位就安排学生校外实习训练达成合作意向，满足学校3D打印相关专业学生生产实习、人才培养需求。
二是依托快速制造国家工程研究中心专业技术力量深化专业共建。
这其中包括师资培训、实训室建设、学生考核鉴定、创业与就业服务。
三是深化与出版机构合作，积极参与课程资源的开发和使用。
学校与中国人力资源和社会保障出版集团积极展开合作，重点将在应用3D打印技术开发文博数字化教学资源方面，共同或合作申请相关教学资源课题，共同开发资源，形成数字化教学资源或成果，并积极推动资源或成果服务于学生能力培养。
文化遗产保护虚拟现实技术在文物修复中的应用
文化遗产保护虚拟现实技术在文物修复中的应用随着科技的不断发展，虚拟现实技术逐渐在各个领域得到应用，其中包括文化遗产保护。
本文将探讨虚拟现实技术在文物修复中的应用，以及它为文化遗产保护带来的各种好处。
一、虚拟现实技术的简介虚拟现实技术是一种能够创造出仿真虚拟世界的技术，通过利用电子设备使用户能够沉浸其中。
在文化遗产保护领域，虚拟现实技术的应用主要包括虚拟重建和虚拟修复。
二、虚拟现实技术在文物修复中的应用1. 虚拟重建虚拟重建是指利用虚拟现实技术对文物进行三维建模，以还原文物原始的外貌和结构。
借助虚拟现实技术，文物保护人员可以对受损或失踪的文物进行还原，这在一定程度上提供了文物修复的参考依据。
例如，对于被毁的古建筑，通过虚拟重建可以还原其原始的建筑形态，同时为后续的修复工作提供指导和支持。
2. 虚拟修复虚拟修复是指利用虚拟现实技术对文物进行数字化修复，恢复文物受损部分的外观。
通过虚拟修复，文物保护人员可以修复文物的损坏部分，使其在虚拟环境中恢复原貌。
这对于那些难以通过传统修复手段修复的文物来说尤为重要。
虚拟修复可以帮助文物保护人员预测修复效果，并为后续的物理修复工作提供参考。
三、虚拟现实技术在文物修复中的好处1. 保存文物真实性虚拟现实技术能够还原文物的原始外貌和结构，使人们能够更真实地了解文物的历史和价值。
通过虚拟现实技术修复的文物，在一定程度上保留了文物的真实性，使人们在无法亲身接触文物的情况下依然能够感受到其魅力。
2. 充分利用受损文物虚拟修复可以对受损文物进行数字化修复，使其在虚拟环境中复原。
这样，即便文物不能直接出现在展览或观赏中，人们依然能通过虚拟现实技术来欣赏和学习这些受损文物。
此外，通过虚拟修复后的文物，也可以通过互联网或移动设备等方式传递给更多的人。
3. 提供修复参考虚拟重建和虚拟修复为文物修复提供了重要的参考依据。
通过虚拟现实技术，文物保护人员可以事先观察修复效果，确定修复措施，避免不必要的损伤和误操作。
3D打印技术在工程领域的应用研究
3D打印技术在工程领域的应用研究引言：随着科技的迅速发展，3D打印技术越来越受到工程领域的重视。
3D打印技术不仅可以显著提升工程领域的效率和灵活性，还能够降低成本，提高品质，并开创了许多新的应用领域。
本文将探讨3D打印技术在工程领域中的应用研究。
一、3D打印技术在建筑工程中的应用1.1 建筑模型的快速制作传统上，在建筑工程中制作建筑模型是非常耗时和费力的工作。
而3D打印技术的应用使得建筑模型的制作变得更加容易和高效。
通过3D打印技术，建筑师可以将设计方案快速转化为实物模型，帮助他们更好地理解和展示设计概念。
1.2 建筑部件的定制化生产使用传统制造方法制作建筑部件往往需要大量的时间和资金。
然而，通过3D打印技术，可以将建筑部件直接打印出来，减少制造过程中的浪费和时间成本，并且可以根据建筑需求进行个性化设计和定制化生产。
这种定制化生产方式使得建筑工程在满足功能需求的同时，更加美观和独特。
1.3 危险环境下的建筑施工在一些危险环境下，传统的建筑施工方法可能不适用或者存在风险。
而3D打印技术的应用可以在危险环境下进行远程施工，减少工人的风险和劳动强度。
通过遥控和自主驾驶技术，机器人可以进行3D打印建筑，实现安全高效的施工过程。
二、3D打印技术在机械工程中的应用2.1 制造复杂零件传统制造方法可能无法轻松制造非常复杂的机械零件，而3D打印技术则可以通过一层层的堆叠打印，制造出几何形状复杂的零件。
这种制造方式不仅可以简化生产过程，还能够制造出更加轻量、耐用和高效的机械零件。
2.2 快速原型制作机械工程师通常需要制作零件的原型进行测试和改进。
传统的原型制作方法往往比较耗时和昂贵，而3D打印技术可以快速制作出工程零件的原型。
这种快速原型制作方法不仅可以节省时间和成本，还可以提高设计的灵活性和调整的便利性。
2.3 在维修和替换中的应用在机械设备的维修和替换中，3D打印技术可以起到关键的作用。
通过3D打印技术，可以根据损坏零件的设计图纸直接打印出新的零件，而不必等待供应链的配送和制造过程。
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3D打印与逆向工程技术在文物保护中的应用研究进展作者：许小龙李成凯邵漠宇邓星赵阳阳邹伟来源：《文物鉴定与鉴赏》2021年第21期摘要：由于3D打印与逆向工程技术在保护文物时具有快速、较高精度和不会产生二次损害等优点，该技术在文物保护工作中的重要地位日趋显露。
通过梳理近几年国内外3D打印与逆向工程技术在文物保护应用研究的相关文献，对理论研究、应用现状和存在问题做一综述。
目前，3D打印与逆向工程技术已逐渐被应用于文物修复以及文物复制方面，尽管存在一定的局限性，但已取得一定进展，以期为后续研究者提供新的思路。
关键词：逆向工程;3D打印;文物保护0 引言文物是历史的见证、文明的果实，具有极大研究价值，而文物在见证历史的同时也遭受着自然及人为因素的破坏。
2002年，国家文物局启动了全国馆藏文物腐蚀损失调查项目，根据调查①显示，我国有50.66%的馆藏文物存在不同程度的腐蚀损害，重度以上腐蚀的馆藏文物230多万件，占被腐蚀文物的16.5%，由此可见文物保护工作刻不容缓。
常见的文物保护方法有修复和复制两种，而采用传统文物保护方法，不可避免地会与文物直接接触而有可能造成二次损害。
然而，《中华人民共和国文物保护实施条例》第四十六条明确提出复制、拍摄、拓印馆藏文物，“不得对馆藏文物造成损害”，因此文物保护工作急需创新工艺。
3D打印是一种以数字模型为基础，通过叠层成形的方式来制造物体的技术。
3D打印技术具有快速、灵活及适应性强等特点，近年来受到业界广泛关注，在机械、运输交通、医学、通信、建筑和考古等行业得到应用。
逆向工程②是产品设计制造技术中的一种先进技术，主要是通过一定方式将已有的实物转化为数字化CAD模型，进而开发出更先进的同类产品。
3D打印所需的三维数字模型可以通过逆向工程技术常采用的设备—无接触式的三维扫描仪获得，期间与所复制或修复的物品无直接接触，这一工艺在文物保护中是非常重要的。
同时，采用该技术还可降低文物修复难度，提高文物修复精度和工作效率。
因此，3D打印与逆向工程技术为文物保护工作提供了新思路。
将3D打印与逆向工程技术应用于文物保护工作，不仅具有创新意义还具有极大的应用价值。
本文综述了3D打印与逆向工程技术在文物保护中的应用研究进展。
1 3D打印与逆向工程技术在文物保护中的应用现状大力推行文物保护是为了最大限度延长文物寿命，真实全面地保留其历史信息并发挥文物价值。
在文物保护方面，采用3D打印技术对文物无损保护这一特点突破了传统翻模复制的限制，这将是文物保护历史上新的篇章。
1.1 理论研究近年来，国内外许多学者对3D打印在文物保护中的应用进行了理论上的研究及实践探索。
张晓青③等阐述了3D打印技术良好的发展趋势，从政策可行性和技术可行性两个方面论证了3D打印技术应用于文物复制的可行性，并利用3D打印技术复制出了古籍。
Neumüller④等提出利用3D打印可以控制文物的形状大小，使之更适合人手的大小，从而实现多感官的教育学习，尤其是利用触觉进行学习，同时也为那些视觉障碍者提供了学习途径。
牛世鑫⑤等分析了现代设计中仿古建筑的特点，从高精度复原等方面介绍了3D打印技术在仿古建筑中应用的巨大优势，同时也提出了3D打印成本高的这一现实问题。
在陶器复制中，杨蕴①等通过分析3D打印技术复制陶器的主要过程，分析了液化打印、粉末打印两种3D打印方法的优缺点，最后证明3D打印技术由于无接触式复制以及高精度的特点在文物保护领域是具有跨时代的意义，这肯定了3D打印在文物保护中应用的价值。
史宁昌②等通过介绍3D打印的工作原理及在文物保护中应用的技术路线，从文物复制、文物碎片拼接和残缺文物修复三个角度出发对3D打印在文物保护中的应用展开了初期理论探讨，同时也发现还存在材料限制、色彩单一等问题。
郭欢磊③等从三维数字模型的获得和处理的角度论证了3D打印及逆向工程技术在文物保护中应用的可行性。
综上所述，许多学者从各个角度探讨了3D打印与逆向工程技术在文物保护领域应用的可行性，从理论及实践上证明了3D打印与逆向工程技术在文物保护中的重要性。
1.2 应用现状在理论研究的基础上，国内外许多学者开始尝试在文物保护中应用3D打印与逆向工程技术，经过多年的发展，这项创新技术逐渐在文物保护中占有一席之地。
高秀芬④研究了3D打印技术在寻甸彝族非遗器物传承与保护中的应用，采用3D打印技术及逆向工程技术将民族服饰装饰品、少数民族器物等非遗器物进行了数字建模及3D打印，在保护非遗器物的同时实现了文化传承。
李文怡⑤等较早地应用3D打印技术对隋代残缺白瓷高足杯完成了修复工作，并取得了良好的成果。
在修复过程中，工作人员利用三维扫描仪获得残缺部分的三维数字模型数据，最终利用3D打印技术完成残缺部分，经过后续处理后完成文物的修复。
何原荣⑥等针对文物的完整有效保存，以宋代古船为例，提出了利用三维激光扫描技术对文物进行扫描从而获得三维模型，并通过3D打印技术完成文物的高精度复制。
舒欢⑦等提出了对兵马俑碎片进行三维扫描，并打印出碎片复制品对兵马俑破损处进行修复的方法，为兵马俑的保护工作打开了新纪元。
青铜器也是我国珍贵的文物类型，而现存青铜器饱受氧化的侵害。
青铜器的传统保护方法是翻模技法，但翻模不可避免地会与青铜器发生接触，难免会造成二次伤害。
此时，余健⑧等提出了应用3D打印技术保护青铜器的想法。
利用三维扫描与文物无接触的特点，应用3D打印及逆向工程技術对三星堆青铜面具进行了残缺部分的修复，避免了传统修复工艺直接在青铜面具进行修复工作给青铜面具所带来的二次伤害。
相似的，张鹏宇⑨对一级文物鎏金“中国大宁”铜镜进行了3D打印复制。
铜镜表面鎏金的特点决定了其不适用翻模复制，此时无接触的三维扫描和3D打印技术便最适宜。
刘亮⑩利用3D打印技术代替了传统修复技艺，以鹊尾炉的修复工作来探讨3D打印在文物保护中的实际应用。
在小型文物方面，Ballarink与博物馆合作，共同复制了一件小型精致文物，并利用不同的打印机以及材料进行复制，对比结果比较理想。
Niquetl等人利用3D打印技术及三维结构白光扫描技术打印出内置传感器的古石墓雕像修复体。
这种保护方法既修复了文物，又通过内置传感器监测雕像周围环境数据，用于适时保护古雕像。
大型文物的保护一直是文物保护工作中的难点，许飞进m等试将3D打印技术应用于古建筑保护，利用Autodesk 3Ds Max软件建立三维数字模型，将古建筑结构每个构件单独打印，最后进行拼装，这为大型文物的保护工作提供了新的思路。
同样的思路，王家鑫n对三维模型进行了切块处理、分块打印，经过打孔等后续处理再拼装在一起，完成了云冈石窟佛头的1∶1复制。
近几年文献表明，3D打印与逆向工程技术被用于不同种类的文物的保护工作中。
3D打印与逆向工程技术在文物保护中的应用主要分为文物复制和文物修复两大类，大体思路都是通过逆向工程技术建立三维数字模型，后通过3D打印技术完成文物保护，具体技术路线图过程如图1所示。
2 3D打印与逆向工程技术应用于文物保护中存在的问题尽管3D打印已在文物保护方面得到应用，且发展了一段时间，但是目前还是存在一些问题。
具有复杂的内部结构的文物比如古船①，由于文物保护过程中一般不拆解，在三维扫描过程中对文物细节的提取不够精确，逆向工程技术受到一定限制。
同时整个三维扫描到3D打印的过程专业性比较高，需要专业的技术人员。
另外，3D打印及逆向工程设备及使用的材料比较昂贵，这对于大型文物修复来说是一个挑战。
精度问题一直是3D打印的一个技术缺陷，对于文物的细节，使用3D打印与逆向工程技术修复或复制文物也是一个挑战②。
余健③学者提出博物馆缺少相应的专业技术人员，极大地阻碍了3D打印应用到博物馆内。
另外，打印出来的模型颜色单一，要是想展示在博物馆中，则需要再次进行上色。
在陶器文物复制方面，卜卫民④就提出了两个具有代表性的问题：第一是存在于文物表面的一些浅浮雕以及某些精细的痕迹是没有办法进行高还原度的3D打印的，这样的话对于文物的细节把控就较为疏忽了;第二是目前打印材料比较受限，陶土类的文物残缺无法用其原材料打印。
史宁昌⑤等学者提出3D打印在空间方面比较受限，对于小型文物可以一次成型，大型文物则需要进行拆解打印。
根据大量的文献资料来看，目前3D打印的问题主要存在于材料和精度两方面，打印材料受限十分明显，并非所有文物都能以其相似材料复制，并且3D打印在色彩方面的表现也不行，目前能够进行多颜色打印的机器并不多，而且这些机器打印出的成品色彩和原物差距还是比较大的。
现在市面上大部分的3D打印机的精度并不高，打印出的实体模型表面还是比较粗糙，需要在后期进行一系列的处理。
因此，目前仅仅利用3D打印与逆向工程技术直接去完成整个修复或者复制文物的过程不太可能，还是要利用各种传统的做旧以及上色等技术来完成对文物的后期处理。
另外，利用3D打印与逆向工程技术还存在缺乏相关标准或指导准则。
3 结论3D打印与逆向工程技术以其在文物保护中不会直接接触文物而造成二次伤害的特点引起学者的关注。
多年来，许多学者从理论方面对3D打印在文物保护中的应用进行了可行性探讨，通过政策可行性、技术可行性和保护工作需求几个角度进行了理论研究。
同时，许多学者展开了3D打印与逆向工程技術在文物保护工作中的应用，但也发现实际应用中还存在着材料限制、修复精度不足、成本较高、打印效率较低、色彩表现力不足、无法一次性打印大型文物和缺乏相关标准或指导准则等问题，这些问题有待于进一步解决。
目前，3D打印在文物保护中还停留在简单的复制阶段，颜色、材质与真实文物还存在差异，经过人工上色、做旧等后续处理才能完成文物复制或修复工作。
3D打印与逆向工程技术作为一项前沿技术，在文物保护领域中的应用还不足以颠覆传统保护技艺，但其不会对文物造成二次损害的特点便足以奠定其重要地位。
在以后的发展中，3D打印技术会愈加成熟，3D打印与逆向工程技术在文物保护应用中所存在的问题或被解决。