استفاده از فناوریهای نوین چاپگر و اسکنر سه بعدی در بازسازی بخش های مفقود اشیاء عاجی

چکیده:

---

امروزه استفاده از فناوریهای نوین و روش های نگهداری از اشیاء عاجی منجر به درک بهتر و حفاظت بی خطر اشیاء شده است. هدف این پایان نامه امکان سنجی استفاده از روش های جدید فناوری های نمونه سازی سریع ازجمله مدل سازی های سه بعدی و چاپگر سه بعدی FDM، جهت دستیابی به روش مناسب برای بازسازی بخش های مفقودی و ساخت مولاژ از اشیاء عاجی با استفاده از تجهیزات موجود و همچنین انتخاب فیلامنت مناسب موجود بر اساس انجام آزمایش‌ها، جهت به‌کارگیری آن در مرمت بازسازی اشیاء عاجی است. در راستای بررسی فناوری معرفی‌شده، یک نمونه مهرۀ شطرنج از جنس عاج که مجسمه مرد شترسوار با جزئیات بسیار زیاد و ریز حکاکی شده، انتخاب شد. اثر انتخاب‌شده دارای مفقودی بسیار زیادی بود. با توجه به عدم اجازه ورود اسکنر سه بعدی به سازمان مربوطه و در اختیار قرار ندادن اثری که مفقودی داشت، از مهره مشابه با آن مستندسازی انجام گرفت و با توجه به تصاویر موجود، مدل سازی سه بعدی با نرم افزار زیبراش که نرم افزار مخصوص حجاری و مجسمه سازی است، انجام شد. در راستای انتخاب فیلامنت مناسب نیز، ۴ نمونه فیلامنت PLA، ABS، PA و PETG که در بازار کنونی موجود هستند جهت انجام آزمایش های پیرسازی UV و ارزیابی تغییرات رنگی انتخاب شدند. از نمونه فیلامنت ها قبل از نمونه سازی، آنالیز FTIR جهت شناسایی ساختار هرکدام از مواد پلیمری گرفته شد و بعد از نمونه سازی و قبل از قرارگیری در معرض نور UV رنگ سنجی انجام گرفت. پیرسازی به مدت ۲۸۸ ساعت، و هر ۷۲ ساعت یک‌بار رنگ سنجی انجام گرفت. نتایج حاصل از ارزیابی رنگی قبل و بعد از پیرسازی نشانگر این بود که PLA کمترین و ABS بیشترین تغییرات رنگی را داشته است. همچنین بعد از پیرسازی UV جهت بررسی تخریب های انجام‌شده در ساختار هرکدام از فیلامنت ها، آنالیز FTIR گرفته شد. نتایج حاصله بر این است که در ساختار تمامی نمونه ها به‌جز PA پیک کربونیل ایجادشده است. برای چاپ مدل سه بعدی و ساخت مولاژ از فیلامنت PLA استفاده شد. از مدل سه بعدی موجود، ۲ نمونه چاپ سه بعدی تهیه شد. ابتدا با نازل ۴/۰ که مدل سه بعدی در نرم افزار Cura به G-code تبدیل شد، سپس چاپ انجام گرفت. نتیجه حاصل، میزان زیاد بودن ساپورت ها و کیفیت پایین چاپ نمونه بود که هنگام جداسازی ساپورت ها به نمونه ساخته‌شده آسیب رسید. قطعه دوم با نازل ۳/۰ و در نرم افزار Simplify3D انجام شد. در این نرم افزار با تنظیمات دستی، میزان ساپورت ها کم شد. درنتیجه بعد از چاپ نمونه، کیفیت چاپ نمونه بالا بود و ساپورت ها به‌راحتی از قطعه جدا شدند.

Abstract: Today, the use of new technologies and methods of conservation of ivory objects has led to a better understanding and safe conservation of objects. This dissertation aims to evaluate the feasibility of using new methods of rapid prototyping technologies, including 3D modeling and 3D FDM printers, to achieve a suitable method for reconstructing missing parts and making a model of ivory objects using existing equipment and Also, the selection of the appropriate filament based on the experiments is to be used in the restoration of ivory objects To study the introduced technology, a sample of ivory chess with a finely detailed and engraved statue of a camel rider was selected. The selected statue had a lot of missing parts. Since the 3D scanner was not allowed to enter the organization and the original statue was not provided, a similar one according to the available images and Zbrush 3D modeling was documented. To select the appropriate filament, 4 samples of PLA, ABS, PA, and PETG filaments that are available in the market were selected to perform UV aging tests and evaluate color changes. Before sampling of filaments, FTIR analysis was used to identify the structure of each polymeric material; colorimetry was performed after sampling and before UV exposure. Aging was accomplished for 288 hours, and colorimetry was measured every 72 hours. The results of color evaluation before and after aging showed that PLA had the least and ABS had the most color changes. Also, after UV aging, FTIR analysis was conducted to explore the damage committed to the structure of each filament. The results show that a carbonyl peak is formed in the structure of all samples except PA. PLA filament was used to print the 3D model. From the existing 3D model, 2 3D printing samples were prepared. First with a 0.4 nozzle that the 3D model was converted to G-code in Cura software, then printing was done. The result was a large number of supports and low print quality of the sample, which destroyed the sample when the supports were eliminated. The second part was done with a 0.3 nozzle in Simplify3D software. In this software, the number of supports was reduced. As a result, the print quality was high and the supports were easily detached.