Trasformare le foto da smartphone in stampe 3D a colori: Artec 3D e Mimaki uniscono le forze per ridefinire la conservazione del patrimonio

La ricerca di una replica ultrareale

Nella parte antica della capitale serba si trova una statua che affascina chi la osserva: un pescatore di bronzo che lotta con un serpente, alto circa 1,5 metri, segnato da decenni di esposizione agli agenti atmosferici, ricoperto di muschio, muffa e ogni tipo di complessità superficiale che rende la sua digitalizzazione un compito tanto affascinante quanto impegnativo. Immaginate ora di passeggiare per una piazza di Belgrado, di fermarvi davanti a questo imponente monumento e di decidere di crearne una copia perfetta tascabile entro il mattino seguente – con nient'altro che il vostro telefono e una stampante 3D sulla scrivania.

L'idea può sembrare stravagante a prima vista, poiché storicamente la duplicazione di sculture richiedeva costose digitalizzazioni, modellature manuali, fusioni o ore di tedioso lavoro di modellazione digitale. Oggi, due tecnologie possono realizzare tutto questo in modo rivoluzionario. Sul fronte dell'acquisizione, la fotogrammetria basata sull'intelligenza artificiale di Artec Studio ricostruisce un oggetto a partire da una serie di immagini scattate con lo smartphone. Sul fronte dell'output, la serie 3DUJ di stampanti 3D inkjet a colori di Mimaki trasforma quel gemello digitale in un oggetto fisico, realistico fino all'ultimo graffio e a ogni chiazza di muschio.

Modello 3D della statua (a sinistra), creato con la fotogrammetria AI di Artec Studio, e la sua replica stampata in 3D di straordinario realismo (a destra), prodotta con la Mimaki 3DUJ-553.

Nell'ambito di una recente collaborazione, un team di esperti 3D si è proposto di dimostrare che una copia fisica dall'aspetto autentico poteva essere realizzata senza difficoltà, con un livello di realismo che nessun'altra soluzione sul mercato riesce ad eguagliare.

Acquisire il monumento, un'immagine alla volta

La statua ha rappresentato una sorta di banco di prova per la fotogrammetria, a causa della sua forma complessa e del naturale deterioramento dovuto al tempo. "Abbiamo scelto questa statua in particolare perché aveva una superficie molto interessante e una grande quantità di piccoli dettagli. Presentava alterazioni naturali – muschio, tracce di muffa, danni e variazioni di texture. Era interessante vedere quanto bene tutti questi dettagli si sarebbero trasferiti nel modello digitale," ha spiegato Grigoriy Galasiuk, video director di Artec 3D, che ha guidato l'acquisizione sul campo in Serbia.

Nonostante queste sfide, il processo di acquisizione dei dati si è rivelato rapido; le riprese vere e proprie hanno richiesto appena 15 minuti. Registrando il video ed eseguendo l'acquisizione fotogrammetrica contemporaneamente, Galasiuk ha raccolto circa 350 immagini mentre girava intorno alla statua per due volte. Sebbene fosse disponibile una fotocamera professionale per la documentazione video, la flessibilità di Artec Studio ha fatto sì che le foto scattate con lo smartphone fossero più che sufficienti. "Può essere qualsiasi fotocamera o telefono. Anche un breve video va bene – basta fare attenzione agli angoli," ha dichiarato Galasiuk.

Una volta acquisite le foto, il resto spettava al software. "Ho caricato le foto in formato jpeg su Artec Studio, dove è stata eseguita l'elaborazione finale," ha detto Grigoriy. "A mio avviso, il risultato è venuto davvero bene: le proporzioni del corpo sono state preservate con precisione, i colori sono ottimi e molti piccoli dettagli, graffi e la texture del cemento sono stati catturati in modo splendido. Tutto ciò si è trasferito in modo molto naturale nel modello finale."

Il modello 3D risultante ha catturato la scultura con un livello di dettaglio fedele all'originale. Il passo successivo? Materializzare il gemello digitale.

Il flusso di lavoro di stampa 3D Mimaki

Con un modello 3D ricco di texture pronto all'uso, il progetto è stato affidato a Mimaki Engineering in Giappone, dove Michael Sickels, 3D Product Manager, ha supervisionato la fase di stampa.

Sezione trasversale della stampa: un nucleo di inchiostro bianco indurito è rivestito da uno strato di inchiostro CMYKW di circa 1 mm, miscelato con precisione per produrre fino a 10 milioni di colori, incluso il trasparente puro. Immagine per gentile concessione di Mimaki

La qualità del modello ha consentito un flusso di lavoro senza intoppi. "Con questo straordinario modello 3D ricevuto da Artec, il modello era già a tenuta stagna e le texture delle immagini a colori erano impeccabili," ha confermato Sickels. "Di conseguenza, non abbiamo dovuto fare nulla per preparare il modello 3D alla stampa." Approfondendo ulteriormente, ha sottolineato quanto sia stata fluida la transizione: "È stato completamente indolore e semplice. Non è stato necessario alcun lavoro aggiuntivo per garantire che il modello fosse stampabile in 3D. È stato davvero plug and play!"

A quel punto, Sickels ha impostato il modello e creato il lavoro di stampa – grazie alla stampa inkjet di Mimaki con supporti idrosolubili, non è stato necessario posizionare i supporti manualmente. "Il software di layout posiziona automaticamente la quantità minima di supporti necessaria in corrispondenza di tutte le sporgenze," ha spiegato.

La statua ha impiegato poco più di 14 ore per essere stampata a colori sulla Mimaki 3DUJ-553. All'interno della stampante, un carrello con otto testine di stampa si muove da sinistra a destra sull'area di costruzione – con ogni passata immediatamente polimerizzata da lampade UV e livellata da un rullo prima che inizi lo strato successivo. L'architettura interna della statua stampata evidenzia la sofisticatezza del processo Mimaki – il modello viene costruito dall'interno verso l'esterno, con un nucleo bianco indurito avvolto da uno strato di circa 1 mm di inchiostro CMYKW miscelato con precisione, in grado di produrre fino a 10 milioni di colori, incluso il trasparente puro.

La Mimaki 3DUJ-553: lo strumento giusto per il lavoro. Immagine per gentile concessione di Mimaki

Una volta terminata la stampa, la statua è stata immersa in un pulitore a ultrasuoni riempito d'acqua. Dopo circa quattro ore, tutto il materiale di supporto si era dissolto, lasciando il pezzo finito ad asciugare all'aria sul tavolo.

Per molti versi, il progetto ha superato i limiti del realismo cromatico associati alle tecnologie del passato. Riflettendo sulla sfida più ampia della stampa 3D di oggetti del patrimonio culturale, Sickels ha sottolineato l'importanza dell'accuratezza cromatica: "Quando si tratta di modelli del patrimonio culturale di grande importanza, è fondamentale che la stampa 3D assomigli il più possibile all'originale. Il realismo è fondamentale. Questa espressione cromatica fotorealistica è il grande vantaggio che la tecnologia Mimaki apporta a questa applicazione nel campo del patrimonio culturale."

Una statua rinasce. E ora?

La stampa finita parla da sola – persino il serpente è catturato con un livello di dettaglio tale da farlo quasi sentire sibilare. Per Sickels, questo progetto è un assaggio di qualcosa di ancora più grande, ben al di là delle visualizzazioni convenzionali o degli archivi museali. "Artec Studio Lite consente a chiunque abbia una fotocamera di uscire nel mondo e creare dati 3D stampabili a colori di alta qualità," ha dichiarato. "In quest'ottica, la sinergia con la stampa 3D a colori Mimaki 3DUJ è forte e vediamo molteplici potenziali applicazioni."

La conservazione del patrimonio culturale è un ottimo punto di partenza, ma Mimaki immagina lo stesso flusso di lavoro replicato per un'ampia varietà di destinatari, tra cui il mercato dei consumatori, gli appassionati e gli hobbisti della stampa 3D, o gli studenti di design, moda e biologia. Un potente nuovo strumento per trasformare le idee in oggetti fisici spinge innovatori come Sickels a dichiarare: "Non vediamo l'ora di scoprire tutte le strade che questo aprirà."

In definitiva, questo flusso di lavoro offre uno strumento senza pari per l'apprendimento e la progettazione collaborativa. La statua consumata dal tempo a Belgrado è solo un esempio di una replica a colori nata da una fotocamera di uno smartphone e da una stampante. Questo progetto dimostra che la stampa 3D ultrareale non richiede più uno studio pieno di attrezzature specializzate – bastano gli strumenti giusti, che lavorano insieme, nelle mani di persone con idee.