Transformer des photos de smartphone en impressions 3D couleur : Artec 3D et Mimaki s'associent pour redéfinir la préservation du patrimoine

La quête d'une réplique ultra-réaliste

Dans la vieille ville de la capitale serbe, on trouve une statue qui fascine le regard : un pêcheur en bronze aux prises avec un serpent, d'environ 1,5 mètre de hauteur, patiné par des décennies d'exposition aux intempéries, recouvert de mousse, de moisissures et de toutes sortes de complexités texturales qui font de sa numérisation une tâche aussi passionnante que redoutable. Imaginez maintenant que vous vous promenez sur une place de Belgrade, que vous vous arrêtez devant ce monument saisissant et que vous décidez d'en créer une copie miniature parfaite pour le lendemain matin – avec rien d'autre que votre téléphone et une imprimante 3D sur votre bureau.

L'idée peut sembler folle au premier abord, car historiquement, la duplication de sculptures nécessitait une numérisation coûteuse, un moulage manuel, une coulée, ou des heures de sculpture numérique fastidieuse. Aujourd'hui, deux technologies peuvent y parvenir de manière révolutionnaire. Du côté de la capture, la photogrammétrie alimentée par l'IA d'Artec Studio reconstruit un objet à partir d'un ensemble d'images prises avec un smartphone. Du côté de la restitution, la série 3DUJ d'imprimantes 3D à jet d'encre couleur de Mimaki transforme ce jumeau numérique en objet physique, réaliste jusqu'à la moindre égratignure et à la moindre plaque de mousse.

Modèle 3D de la statue (à gauche), créé avec la photogrammétrie par IA d'Artec Studio, et sa réplique imprimée en 3D ultra-réaliste (à droite), produite avec le Mimaki 3DUJ-553.

Dans le cadre d'une collaboration récente, une équipe d'experts en 3D a cherché à prouver qu'une copie physique réaliste pouvait être réalisée sans difficulté, avec un niveau de réalisme qu'aucune autre solution sur le marché n'est en mesure d'égaler.

Capturer le monument, une photo à la fois

La statue a constitué un véritable test de résistance pour la photogrammétrie, en raison de sa forme complexe et de l'usure naturelle du temps. « Nous avons choisi cette statue en particulier parce qu'elle présentait une surface très intéressante et une multitude de petits détails. Elle portait des traces d'altérations naturelles – de la mousse, des traces de moisissures, des dommages et des variations de texture. Il était intéressant de voir dans quelle mesure tous ces détails se transféreraient dans le modèle numérique », a expliqué Grigoriy Galasiuk, directeur vidéo d'Artec 3D, qui a dirigé la capture sur site en Serbie.

Malgré ces défis, le processus d'acquisition des données s'est avéré rapide ; la prise de vue proprement dite n'a duré que 15 minutes. En enregistrant une vidéo et en effectuant simultanément une capture photogrammétrique, Galasiuk a collecté environ 350 images en faisant deux fois le tour de la statue. Bien qu'un appareil photo professionnel ait été disponible pour la documentation vidéo, la flexibilité d'Artec Studio a fait que les photos prises avec le smartphone étaient largement suffisantes. « Ça peut être n'importe quel appareil photo ou téléphone. Même une courte vidéo fera l'affaire – il faut juste faire attention aux angles », a déclaré Galasiuk.

Une fois les photos capturées, c'est au logiciel qu'il revenait de faire le reste. « J'ai téléchargé les photos jpeg dans Artec Studio, où le traitement final a été effectué », a indiqué Grigoriy. « À mon avis, le résultat est vraiment réussi : les proportions du corps ont été préservées avec précision, les couleurs sont superbes, et de nombreux petits détails, égratignures et la texture du béton ont été capturés magnifiquement. Tout cela s'est transféré de manière très naturelle dans le modèle final. »

Le modèle 3D obtenu a restitué la sculpture avec un niveau de détail fidèle à la réalité. L'étape suivante ? Matérialiser le jumeau numérique.

Le flux de travail d'impression 3D Mimaki

Avec un modèle 3D riche en textures prêt à l'emploi, le projet a été confié à Mimaki Engineering au Japon, où Michael Sickels, chef de produit 3D, a supervisé la partie impression.

Coupe transversale de l'impression : un noyau en encre blanche durcie est recouvert d'une couche d'encre CMJN + blanc d'environ 1 mm, mélangée avec précision pour produire jusqu'à 10 millions de couleurs, dont le transparent pur. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Mimaki

La qualité du modèle a permis un pipeline sans accroc. « Avec ce superbe modèle 3D que nous avons reçu d'Artec, le modèle était déjà étanche et les textures d'image couleur étaient impeccables », a confirmé Sickels. « Ainsi, nous n'avons eu à effectuer aucune préparation du modèle 3D pour l'impression. » Développant sa pensée, il a souligné la fluidité de la transition : « C'était d'une simplicité totale, sans la moindre difficulté. Il n'a fallu aucun effort supplémentaire pour s'assurer que le modèle était imprimable en 3D. C'était vraiment du plug and play ! »

À partir de là, Sickels a disposé le modèle et créé le travail d'impression – grâce à l'impression à jet d'encre de Mimaki avec des supports solubles dans l'eau, il n'a pas été nécessaire de placer les supports manuellement. « Le logiciel de mise en page place automatiquement le nombre minimal de supports requis partout où il y a des surplombs », a-t-il expliqué.

La statue a mis un peu plus de 14 heures à s'imprimer en couleur intégrale sur le Mimaki 3DUJ-553. À l'intérieur de l'imprimante, un chariot équipé de huit têtes d'impression se déplace de gauche à droite sur la zone de construction – chaque passage étant instantanément durci par des lampes UV et aplani par un rouleau avant que la couche suivante ne commence. L'architecture interne de la statue imprimée illustre la sophistication du procédé Mimaki – le modèle est construit de l'intérieur vers l'extérieur, avec un noyau blanc pur durci enveloppé dans une coque d'environ 1 mm d'encre CMJN + blanc mélangée avec précision, capable de produire jusqu'à 10 millions de couleurs, dont le transparent pur.

Le Mimaki 3DUJ-553 : l'outil idéal pour ce travail. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Mimaki

Une fois l'impression terminée, la statue a été placée dans un nettoyeur à ultrasons rempli d'eau. Au bout d'environ quatre heures, tout le matériau de support s'était dissous, laissant la pièce finie sécher simplement à l'air sur la table.

À bien des égards, ce projet a repoussé les limites du réalisme des couleurs associées aux technologies passées. Réfléchissant au défi plus large de l'impression 3D d'objets du patrimoine culturel, Sickels a souligné l'importance de la fidélité des couleurs : « Lorsque vous avez des modèles du patrimoine culturel d'une telle importance, il est essentiel que l'impression 3D ressemble le plus possible à l'original. Le réalisme est primordial. Cette expression des couleurs photoréaliste est le grand avantage que la technologie Mimaki apporte à cette application patrimoniale. »

Une statue renaît. Et ensuite ?

L'impression finale parle d'elle-même – même le serpent est restitué avec suffisamment de détails pour presque l'entendre siffler. Pour Sickels, ce projet entrouvre la porte à quelque chose de bien plus grand, bien au-delà des visualisations conventionnelles ou des archives muséales. « Artec Studio Lite permet à quiconque possède un appareil photo de sortir dans le monde et de créer des données 3D imprimables en couleur intégrale de haute qualité », a-t-il déclaré. « Dans cette optique, la synergie avec l'impression 3D couleur intégrale Mimaki 3DUJ est forte, et nous entrevoyons de nombreuses applications potentielles. »

La préservation du patrimoine culturel est un excellent point de départ, mais Mimaki envisage le même flux de travail répété pour une grande diversité de publics, notamment les marchés grand public, les passionnés et amateurs d'impression 3D, ou encore les étudiants en design, en mode et en biologie. Un nouvel outil puissant pour transformer les idées en objets physiques pousse des innovateurs comme Sickels à « avoir hâte de voir tous les horizons que nous allons explorer avec cela ».

En définitive, ce flux de travail offre un outil sans égal pour l'apprentissage et la conception collaborative. La statue patinée de Belgrade n'est qu'un exemple parmi d'autres de réplique en couleur intégrale née d'un appareil photo de téléphone et d'une imprimante. Ce projet prouve que l'impression 3D ultra-réaliste ne nécessite plus un studio rempli d'équipements spécialisés – il suffit des bons outils, travaillant ensemble, entre les mains de personnes qui ont des idées.