Restauro di scultura lignea con stampa 3D

UN ESEMPIO DI FABBRICAZIONE DIGITALE PER I BENI CULTURALI.

I

l progetto riguarda un intervento di restauro di una scultura tramite l’utilizzo della stampa 3D che ha interessato il rifacimento di parti di scultura lignea.

Premessa:

La velocità di sviluppo delle tecnologie e dei materiali impiegati nella fabbricazione digitale porta ad una loro evoluzione piuttosto rapida.
Questo molto probabilmente farà sì che alcuni aspetti adottati nel progetto che vi presentiamo risultino in parte superati.

Ciò che invece riteniamo risulti ancora attuale è il supporto che le tecnologie digitali possono fornire all’intervento conservativo e alla documentazione di un’opera d’arte.
Pur nell’ottica di voler valorizzare la capacità manuale dell’artigiano, che mantiene la sua importanza in quanto profondo conoscitore delle tecniche artistiche, riteniamo che un importante contributo possa arrivare proprio da queste tecnologie.
Esse possono infatti rappresentare un valido aiuto in alcune fasi dell’intervento di restauro, come è successo per noi.

Nel caso del nostro progetto una delle premesse principali era valutare in che misura il restauratore potesse operare, in piena autonomia e a costi contenuti.
Tale processo avrebbe determinato la realizzazione di un modello 3D che andasse dalla sua acquisizione fino alla stampa.
Inoltre per favorire una possibile diffusione e replicabilità del metodo si è optato per l’utilizzo di strumenti gratuiti (*) e di una attrezzatura alla portata di un laboratorio di restauro.

Le opere da restaurare

Gli angeli oggetto del progetto di restauro fanno parte di un complesso apparato scultoreo processionale raffigurante Madonna in trono tra putti e cherubini.
Esso proviene dalla Chiesa parrocchiale di Villar San Costanzo (CN) ed il progetto è stato svolto sotto l’alta sorveglianza della Soprintendenza archeologia, belle arti e paesaggio per le province di Alessandria, Asti e Cuneo.

restauro scultura stampa 3D angeli cerofori
Gli angeli cerofori prima del restauro

La tipologia a cui le opere appartengono è riferibile ad un tipo di arte devozionale dai caratteri popolari che si rispecchiano in una resa artistica molto semplificata sia nei volumi che nelle cromie.

Accade spesso di trovare nelle parrocchie di provincia opere di questa tipologia alle quali la comunità locale è legata per finalità collegate al culto Mariano ma di scarsa importanza artistica.

La maggiore problematica conservativa riscontrata nel caso di tutta la macchina processionale era dovuta alla presenza di pesanti ridipinture che alteravano la policromia originale oltre che da alcune mancanze del supporto ligneo.

Il restauro e le scelte metodologiche

Il restauro della scultura processionale è stata l’occasione per sperimentare l’acquisizione di un modello tridimensionale per il rifacimento tramite stampa 3D di due delle ali mancanti degli angeli cerofori.

La principale scelta di integrazione delle parti è avvenuta a seguito della volontà di restituire completezza e funzionalità alla macchina processionale.
Il criterio integrativo ha invece seguito quello della riproduzione attraverso la riproposizione per specularità delle ali ancora presenti sugli angeli.

Valutati questi principi ci si è successivamente preoccupati dell’eventuale interferenza con l’opera originale dei materiali impiegati per il rifacimento.
La stampante 3D impiega infatti materiali ottenuti con prodotti industriali che non sono stati testati per la loro resistenza nel tempo come avviene per quelli utilizzati nel restauro.

Per arginare questa problematica e in virtù del carattere sperimentale del progetto, ci si è assicurati che tutti i materiali messi in opera e le scelte d’intervento seguissero il criterio di reversibilità delle parti aggiunte.

La fotogrammetria e la scansione laser per l’acquisizione delle immagini

Acquisizione dell’Ala A per fotogrammetria:
nel caso della riproduzione dell’ala l’acquisizione delle immagini è avvenuta con la camera digitale di uno smartphone ruotando intorno alla scultura a diverse inclinazioni ed altezze.

Successivamente a questo le immagini sono state fatte rielaborare da un software open-source (Autodesk ® Memento) che ha restituito un file del modello in 3D.

Acquisizione del modello 3D dalla fotogrammetria alla elaborazione.

Tuttavia, nelle prime fasi di acquisizione ci si è da subito resi conto di alcune difficoltà. Una in particolare ha riguardato la superficie specchiante dell’ala originale che, poichè dorata, non permetteva una corretta lettura della superficie ma rilevava delle zone sovraesposte.
Queste zone venivano lette dal software di rielaborazione come mancanze di informazione creando dei buchi nella resa della texture superficiale del rilievo 3D.
Allo scopo di risarcire questi “buchi” e per migliorare il file, che aveva generato informazioni ridondanti, è stata necessaria una “pulizia” dei dati. Si è così proceduto all’utilizzo di un programma di scultura digitale (Blender 2.74).

Ala B: nel caso della seconda ala, si è cercato di ovviare alle problematiche di acquisizione dovute alla presenza della foglia d’oro.
Si è così dapprima provveduto ad effettuare una copia in resina bicomponente dell’ala tramite calco. La copia è stata colorata di grigio per favorire una migliore lettura delle superfici grazie alla presenza di una cromia uniforme.

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Tale copia è stata successivamente portata presso il service di stampa (**) dove l’acquisizione del modello 3D è stata effettuata con un laser scan.
Questo ha sicuramente permesso una qualità migliore del modello ottenuto e del file.

La stampa 3D

Nel caso della stampa 3D si è scelto di effettuare la riproduzione attraverso l’utilizzo di una stampante a filamento. Si tratta di una tecnologia facilmente reperibile che lavora per estrusione del materiale che viene fuso portandolo ad alte temperature.

Utilizzando i modelli digitali ottenuti sia con la fotogrammetria che con l’acquisizione per laserscan si è effettuata la stampa delle ali.

Tali stampe sono servite in un caso per l’utilizzo diretto dell’oggetto stampato da applicare su uno degli angeli (ala A).

Nel secondo caso (ala B) la riproduzione, una volta ottenuta una copia speculare, è stata finalizzata alla realizzazione di un calco. La matrice ottenuta in gomma siliconica sulla copia stampata in nylon ha così permesso il rifacimento dell’ala in resina epossidica.

Rispetto ai materiali da impiegare nella riproduzione con la stampante si sono scelti due tipi: il LAYWOOD (ala A) e il NYLON (ala B).

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Fasi della stampa 3D dell’ala B in nylon.

Una volta collocata l’ala A sull’angelo si sono prese alcune accortezze per evitare il contatto diretto tra le parti aggiunte ed il supporto originale dell’opera.
A questo scopo  si sono isolati i lembi attraverso la creazione di un’area cuscinetto e le aree di supporto ligneo sono state trattate con della resina acrilica.

Le repliche ottenute

Per entrambe le ali si è provveduto ad effettuare la finitura con una prima ammanitura dei supporti (a gesso e colla) ed una successiva doratura a bolo.

restauro scultura stampa 3D ala scolpita dorata
L’ala A in laywood con la finitura a foglia d’oro.
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L’ala B in nylon e la sua replica in resina bicomponente con la finitura in foglia d’oro.

Conclusioni:

La premessa iniziale al progetto circa la possibilità per il restauratore di eseguire la realizzazione del rilievo 3D in totale autonomia è stato possibile solo in parte.
Infatti per il miglioramento del file ottenuto è stato necessario rivolgersi ad un professionista di scultura digitale.

restauro scultura stampa 3D angeli cerofori
Gli angeli a restauro completato

La tecnologia di stampa per filamenti è facilmente accessibile ma ha un limite dovuto alla resa della texture superficiale. Su di essa infatti rimangono diffuse imprecisioni e si distinguono i livelli di deposito del materiale.
Nel nostro caso tale elemento non è risultato importante in quanto l’ala sarebbe stata successivamente ricoperta con degli strati di finitura.
Tuttavia laddove servisse una superficie liscia sarebbe opportuno trattare e levigare la riproduzione stampata in maniera adeguata. Alcuni solventi possono essere impiegati per la lisciatura delle superfici.

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L’impiego del modello digitale è un sicuro supporto che permette di velocizzare alcune operazioni come quella di dover ribaltare specularmente un elemento scolpito ai fini di riprodurlo.

La riproduzione con stampante 3D può altresì essere molto utile nel caso della realizzazione dei calchi in quanto una volta effettuata l’acquisizione e’ possibile generare il loro negativo digital da stampare in silicone.
Operazione sicuramente utile per tutte quelle riproduzioni in cui lo stato conservativo o la natura delle superfici non permettono l’adesione diretta dei materiali da calco.

La fabbricazione digitale per i beni culturali è un campo in forte sviluppo. Sono state portate avanti più esperienza come la realizzazione di copie di opere d’arte per i percorsi tattili dei musei.

Altri colleghi restauratori ne hanno sperimentato l’utilizzo in operazioni di restauro come il rifacimento con stampa 3D di parti mancanti in una scultura lapidea.

Inoltre, sempre per restare in ambito delle sculture processionali, si sono effettuate delle sperimentazioni di riproduzione a grandezza naturale di copie di queste sculture. Questo perché spesso ormai per ragioni conservative se ne sconsiglia la movimentazione (si veda a questo proposito il contributo sulla riproduzione in stampa 3D della statua di San Giuseppe).

Per quel che invece riguarda la compatibilità e durevolezza dei materiali impiegati nella stampa 3D si sono avviate diverse ricerche nel campo ed alcune tesi sono state pubblicate.

Detto questo l’impiego della fabbricazione digitale nel restauro rimane un campo aperto di riflessione a cui noi abbiamo voluto dare un contributo, seppur nei limiti e nella specificità di questa sperimentazione.

(*) Vedi Corsi sulla fabbricazione digitale per i beni culturali tenuti da 3D Archeolab.

(**) Service di stampa 3D Italy di Torino con la supervisione di Alberto Braghieri.


Il restauro della scultura lignea con stampa 3D è stato eseguito per conto della Parrocchia

Parrocchia Maria Vergine Assunta di Villar
San Costanzo (CN) con la supervisione del funzionario incaricato (SABAP-CN) Valeria Moratti.