Tecnologie 3D per la tutela del patrimonio culturale

Secondo la definizione dell’UNESCO, il patrimonio culturale comprende manufatti, monumenti, siti e musei che hanno un valore significativo, sia esso simbolico, artistico, estetico o sociale. Si tratta di oggetti e aree che contribuiscono a definire chi siamo come cultura o società. Ed è per questo motivo che è così importante preservarli. Tuttavia, le intemperie, gli atti di vandalismo e il passare del tempo possono rendere difficile la conservazione del patrimonio culturale.

Per fortuna, le tecnologie 3D vengono in soccorso alla tutela del patrimonio artistico e culturale. In effetti, la scansione e la stampa 3D sono da tempo utilizzate in questo ambito, soprattutto grazie a progetti come Scan the World e Twin It!, che scansionano i beni artistici e li inseriscono in una banca dati comune relativa al patrimonio culturale. Ecco perché, nell’elenco che segue, abbiamo deciso di mostrare come le tecnologie 3D vengono utilizzate per aiutare non solo a salvaguardare il patrimonio culturale, ma anche a renderlo più accessibile a un pubblico più ampio, con alcune delle applicazioni più interessanti provenienti da tutto il mondo.

Teste dell’Isola di Pasqua

Le statue Moai di Rapa Nui, più comunemente chiamate teste dell’Isola di Pasqua, hanno sempre catturato l’attenzione del mondo intero, diventando protagoniste di film, programmi televisivi e simili. Tuttavia, nell’ottobre del 2022 si è verificata una catastrofe. Un incendio ha devastato un’area di 100 ettari, danneggiando molte statue e facendo temere agli abitanti dell’isola un danno irreparabile al sito archeologico. È qui che entra in gioco Scan the World. Questo progetto di MyMiniFactory, il più grande ecosistema di condivisione di artefatti culturali digitalizzati in 3D, ha risposto all’emergenza mobilitando la propria community. Dopo l’incidente, ha incoraggiato gli utenti a intensificare gli sforzi per scansionare e stampare in 3D gli oggetti, contribuendo così alla conservazione del patrimonio globale. Inoltre, ha reso disponibili i file di stampa affinché chiunque possa riprodurre le statue. Un’iniziativa che trasforma la tragedia in opportunità, dimostrando il potere della tecnologia nel preservare la storia.

Una rappresentazione digitalizzata (a sinistra) e come apparirebbe stampata (a destra) di una statua Moai (Crediti fotografici: Scan the World)

Strumenti Māori stampati in 3D

La stampa 3D è utile anche per creare repliche di pezzi d’arte e cultura che possono essere fragili e preziosi, come gli strumenti Māori. I Māori della Nuova Zelanda continentale, un popolo indigeno polinesiano, possiedono strumenti che rivestono una grande importanza culturale. Il professor Olaf Diegel dell’Università di Auckland, insieme alla comunità Māori, ha scelto di ricreare la pūtātara (una tromba a conchiglia) e la pūkāea (una lunga tromba tradizionalmente intagliata nel legno) con la stampa 3D. Utilizzando scansioni TC, Diegel ha formato modelli 3D con le forme necessarie per ricreare accuratamente il suono degli strumenti. Queste repliche non sono destinate a sostituire gli strumenti originali, ma servono invece come strumenti didattici. Scopri di più sul progetto nel video qui sotto:

Riproduzione delle scritture vediche

Nel 2006 il dottor P.R. Mukund crea la fondazione senza scopo di lucro Tara Prakashana, con sede a Bengaluru, grazie alla quale sono stati salvati oltre 3.300 antichi manoscritti su foglie di palma, molti dei quali custodiscono secolari insegnamenti vedici e testi di letteratura. Il Vedismo, una delle radici dell’Induismo primitivo, è al centro della missione del Trust, che si dedica alla preservazione e diffusione di questa preziosa conoscenza ancestrale, garantendone la trasmissione alle future generazioni. Nel 2024, Tara Prakashana ha aperto il primo laboratorio di stampa 3D per la conservazione dei manoscritti in India e il suo primo progetto è stato quello di stampare in 3D la più antica copia al mondo della Bhagavad Gita, una scrittura indù. Utilizzando una stampante 3D FDM, il team ricreerà la scrittura con un filamento di plastica, garantendo la conservazione del testo per le generazioni a venire.

Manoscritti in foglie di palma. (Crediti fotografici: Tara Prakashana)

Ristrutturare una casa tradizionale cinese con la stampa 3D

In Cina alcuni professori dell’Università di Hong Kong hanno ristrutturato una vecchia casa in legno integrandovi pareti stampate in 3D. Questo progetto, chiamato Traditional House of the Future, combina l’architettura tradizionale con la tecnologia moderna per rivitalizzare il paesaggio rurale e adattarsi alle esigenze moderne della comunità. Nell’ambito di un’iniziativa governativa nel villaggio di Nanlong, il team ha scansionato e smontato la struttura originale per poi ampliarla con pareti stampate in 3D. Queste nuove aggiunte hanno permesso di creare spazi più funzionali, come il cortile d’ingresso, la cucina e i bagni, migliorando la flessibilità dell’abitazione. Dopo la costruzione delle pareti, sono stati reintegrati gli elementi originali, come la struttura in legno e il tetto in tegole. Questo approccio dimostra ancora una volta come la stampa 3D aiuti a preservare il patrimonio architettonico, introducendo al contempo soluzioni sostenibili e adattabili.

(Crediti fotografici: Lidia Ratoi / John Lin)

La ricostruzione del Tempio di Bel a Palmira

I ricercatori dell’Università della California, San Diego, hanno ricreato digitalmente l’antico Tempio di Bel a Palmira, distrutto nel 2015 durante la guerra civile siriana. Utilizzando più di 1.000 fotografie antecedenti alla distruzione, è stato generato un modello fotorealistico ad alta risoluzione utilizzando la modellazione 3D che conserva ogni dettaglio architettonico e artistico del tempio. Tra questi, anche le opere d’arte e le iscrizioni che lo ricoprivano. La ricostruzione del tempio con queste tecniche ha richiesto un anno, trattandosi di un progetto senza precedenti. Il modello fa ora parte dell’archivio dell’università e serve come riferimento fondamentale per la conservazione del patrimonio e per le future ricostruzioni.

Il restauro della Fontana di Melograno

Un altro interessantissimo progetto, tutto italiano stavolta, è quello del Dipartimento DITAG del Politecnico di Torino che ha scelto lo scanner 3D Handyscan di Creaform per migliorare la documentazione e il restauro dei monumenti culturali. Il DITAG si è spesso servito della tecnologia di telerilevamento LIDAR, che risulta però essere più adatta alle mappature che alla scansione dei dettagli più piccoli. Per il DITAG è stato quindi necessario implementare lo scanner Handyscan 3D di Creaform per effettuare le proprie rilevazioni. Questo strumento consente di ottenere un’elevata precisione (fino a 0,05 mm), con un’agile portabilità e facilità d’uso. Lo scanner 3D Handyscan si compone di due fotocamere, quattro LED montati attorno a ciascuna telecamera, un modulo laser a croce rossa e dei marcatori adesivi retroriflettenti. Grazie a questo strumento, il DITAG ha effettuato delle scansioni della statua della Fontana di Melograno, situata nella Rocca medievale del Valentino a Torino, per poterla restaurare. Si tratta di una replica della cinquecentesca Fontana del Melograno, la cui versione originale si trova nel castello di Issogne, in Valle d’Aosta. Realizzata dal fabbro Cesare Bianchi di Orta, questa copia venne presentata all’Esposizione storico-archeologica ed artistica di Roma del 1911. Per il restauro, il team di studiosi si è servito dell’Handyscan 3D per acquisire con precisione i dettagli le superfici interne e del sistema LIDAR per mappare le aree più ampie e meno dettagliate. L’unione di queste due tecnologie ha permesso di ottenere una rappresentazione accurata e a più risoluzioni, garantendo così il successo del restauro.

A sinistra la foto della Fontana di Melograno, a destra le rilevazioni digitali ottenute con l’Handyscan 3D di Creaform. (Crediti fotografici: MuseoTorino/ Creaform)

Ricostruzione 3D della tomba di Seti I tramite scansioni LiDAR

Nel 2001, Factum Arte ha iniziato la documentazione dettagliata della tomba di Seti I nella Valle dei Re. L’obiettivo era quello di creare una replica che fosse estremamente fedele al sito archeologico. Per misurare la struttura architettonica e gli spazi all’interno della tomba è stato utilizzato lo scanner FARO Focus 3Dx230. Questo scanner LiDAR ha catturato la geometria della tomba da 70 posizioni diverse, con una distanza media dei punti di misurazione compresa tra 1,5 e 3 mm. Sebbene la tecnologia LiDAR fornisca dati spaziali accurati, non è sufficiente per catturare dettagli superficiali ad alta risoluzione. Per risolvere questo problema, la Fondazione Factum ha sviluppato lo scanner 3D Lucida, particolarmente adatto alla cattura di bassorilievi, pareti dipinte e incisioni, in grado di catturare fino a 100 milioni di punti per metro quadrato e di offrire una risoluzione così elevata che diventano visibili anche le più piccole crepe e pennellate. I dati acquisiti tramite scansione laser sono stati poi registrati in Faro Scene per generare una nuvola di punti E57. Le foto sono state poi ottimizzate in Lightroom per migliorarne l’esposizione, la nitidezza e il colore, e i dati sono stati importati in Reality Capture per un’ulteriore elaborazione. È stata poi eseguita una ricostruzione passo dopo passo: le immagini sono state suddivise in stanze, allineate singolarmente ed esportate in componenti. Infine, tutti i componenti sono stati registrati e uniti, utilizzando i dati della scansione laser come riferimento preciso.

Una nuvola di punti di scansioni laser e foto, unite insieme in RealityCapture. (Crediti fotografici: Factum Foundation)

Documentazione digitale del sito di Polonnaruwa, patrimonio dell’umanità dell’UNESCO

Il sito del patrimonio mondiale dell’UNESCO di Polonnaruwa, nello Sri Lanka, comprende le rovine di un antico giardino creato da Parakramabahu I nel XII secolo. Nel marzo 2019, un team ha condotto una campagna di otto giorni sul campo per documentare questo importante sito del patrimonio culturale. L’obiettivo era creare una registrazione digitale delle rovine e allo stesso tempo fornire dati per le future misure di restauro. Inoltre, la documentazione si è basata su una rete di modelli digitali di sedici strutture acquisite tramite scansione laser e fotografia. Piante, sezioni e prospetti sono stati poi ricavati dalle scansioni 3D per fornire un quadro completo del sito archeologico. Uno dei principali vantaggi della fotogrammetria è soprattutto il suo metodo di registrazione senza contatto, particolarmente importante quando si tratta di rilevare un monumento culturale, come in questo caso a Polonnaruwa. Il team ha inoltre combinato la fotografia terrestre e da drone con la scansione laser per creare modelli ad alta risoluzione ricchi di dettagli sia geometrici che cromatici. Anche RealityCapture si è rivelato un’aggiunta importante, in quanto ha permesso di combinare fotografia e scansione laser e di elaborare in modo efficiente grandi quantità di dati.

Una schermata di RealityCapture. (Crediti fotografici: RealityCapture)

Realizzare un film storico con gli scanner 3D

Non è un segreto che i conflitti e le guerre abbiano un enorme impatto sulla società, in particolare sul patrimonio e sulla cultura. L’Iraq, ad esempio, è uno dei Paesi che ha visto una vasta parte del proprio patrimonio artistico e culturale andare distrutta. Eppure è una regione ricca di storia, poiché un tempo faceva parte della Mesopotamia, la culla della civiltà. Qualche anno fa, il regista Ivan Erhel ha lanciato un progetto cinematografico per esplorare le ricchezze culturali di quest’area. La storia è quella di un uomo che vuole preservare ciò che resta del patrimonio iracheno utilizzando la digitalizzazione 3D. Il film mostra diverse soluzioni Artec3D che sono state utilizzate per scansionare il Paese, da piccoli oggetti a pareti alte diversi metri. Ivan Erhel spiega: “In diversi momenti della storia, Baghdad è stata in cima al mondo. Forse ora possiamo riunire un po’ il Paese e ricordare al mondo cosa dobbiamo alla Mesopotamia, perché il 90% della nostra cultura è nato qui. Dobbiamo a loro tutto”.

Il team ha utilizzato lo scanner Artec Eva per digitalizzare le pareti (Crediti fotografici: Ivan Erhel)

La mappatura dell’ Hukuru Miskiy a Malè nelle Maldive

Il Malé Hukuru Miskiy, che tradotto significa “La Moschea del Venerdì”, è uno dei siti storici più importanti delle Maldive e si trova nella capitale, Malé. L’Hukuru Miskiy è attualmente incluso nella lista provvisoria del patrimonio mondiale dell’UNESCO. Il sito, costruito nel 1658 sotto il regno del sultano Ibrahim Iskandar, comprende la struttura della moschea, il cimitero del XVII secolo e il minareto. Si tratta del più grande edificio al mondo costruito utilizzando il corallo. Per poter essere inserito ufficialmente all’interno della lista dell’UNESCO è necessario che venga fornita la documentazione dettagliata del complesso della moschea e degli ulteriori lavori di conservazione e ristrutturazione. Il Dipartimento del Patrimonio delle Maldive ha quindi incaricato Water Solutions Pvt Ltd di realizzare una mappatura 3D del sito, colmando la mancanza di disegni o documenti storici relativi alla sua costruzione. Water Solutions, azienda specializzata in mappature e consulenze ambientali, ha utilizzato lo scanner laser Leica BLK360, la stazione totale Leica Viva TS16 e il rover GNSS RTK Leica GS18 T. Nonostante le difficoltà legate agli spazi ristretti e ai dettagli architettonici intricati, grazie a questi strumenti, il team di studiosi ha catturato in pochi giorni tutto il sito archeologico. La digitalizzazione del complesso, permetterà di preservarne l’architettura e di supportare futuri lavori di restauro. I dati raccolti saranno utilizzati per la riabilitazione del tetto e come base per la candidatura ufficiale alla lista UNESCO.

Rendere i beni culturali più accessibili con la stampa 3D

Tra le applicazioni della produzione additiva nel settore dell’arte e dei beni culturali troviamo l’attività dell’italiana Hi.Stories. La missione dell’azienda è valorizzare i beni culturali attraverso le tecnologie 3D, sfruttando il loro potenziale per creare dinamiche di fruizione interattiva dei luoghi della cultura. In particolare, Hi.Stories utilizza la stampa 3D per la realizzazione di percorsi tattili per ipovedenti e migliorare l’accessibilità museale. Inoltre, l’azienda stampa in 3D anche manufatti a fini didattici o che sono momentaneamente in prestito, così che gli enti culturali possano mostrare delle copie al pubblico.

Stampa 3D di un antico stemma. (Crediti fotografici: Hi.Stories)

Un Paganini stampato in 3D per la moderna educazione culturale

Per celebrare il 70° anniversario del Premio Paganini, l’omonimo organizzatore ha ideato nel 2023 una speciale strategia di marketing. Il Premio Paganini ha collaborato con l’azienda italiana di stampa 3D 3DiTALY di Roma per stampare in 3D il celebre violino “Il Cannone” del compositore e “violinista del diavolo” Paganini. L’originale, realizzato dal liutaio Guarneri, si trova a Palazzo Tursi a Genova. La misurazione è stata effettuata tramite scansione 3D e poi ristampata in scala 1:1. Per questo, 3DiTALY ha utilizzato la tecnologia SLA con resina bianca. Una delle sfide è stata la presenza di numerosi dettagli e strutture di supporto, che sono stati accuratamente rimossi dopo la stampa. La replica stampata in 3D è stata poi dotata di corde di nylon rosse. Per il sindaco di Genova Marco Bucci, il violino stampato in 3D non è solo un’iniziativa di marketing intelligente, ma anche un approccio moderno alla comunicazione culturale. Il violino ha lo scopo di suscitare interesse per la storia (della musica) e di spolverare quel’immagine un po’ obsoleta di Paganini. “Si tratta di una grande iniziativa promozionale per il Premio Paganini, che piacerà anche ai giovani. Il Cannone 3D offre ulteriori possibilità grazie all’uso di nuove tecnologie. Può essere utilizzato nelle scuole e in tutta la città per raccontare le storie di Paganini in modo non convenzionale”, afferma Bucci.

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