L’impression 3D et les scanners 3D au service des musées et de l’archéologie

 

L’impression 3D et les scanners 3D sont de plus en plus utilisés dans les musées et pour la recherche, en archéologie notamment. Les technologies 3D offrent aux conservateurs, chercheurs et archéologues de nouveaux outils pour numériser et reproduire en 3D d’anciens objets, artefacts, ou oeuvres d’art. Il est même aujourd’hui possible de scanner en 3D un site archéologique en entier avec des drones ou avions équipés de scanners 3D !

Chercheurs ou conservateurs peuvent alors étudier les objets numérisés en 3D, les restaurer ou simplement les archiver avec bien plus de détails que de simples photos 2D.

Les avantages du scan 3D pour les musées et l’archéologie

Il existe de nombreux avantages à l’utilisation de scanners 3D dans les domaines de la muséologie et de l’archéologie :

  • Plus de détails. Un scan 3D est plus précis qu’une simple photo  et peut capturer et révéler un très grand nombre de détails, y compris ceux invisibles à l’oeil nu. Les musées peuvent ainsi créer des archives numériques en 3D et y conserver les modèles 3D de toutes leurs collections. Ces archives 3D sont plus précises que des photos prises en 2D.
  • Préservation du patrimoine culturel. Certains sites historiques sont menacés, que ce soit par par des conflits armés, des catastrophes naturelles ou bien simplement l’érosion du temps. Il est possible de scanner en 3D ces sites historiques afin d’en garder une trace ou même, dans le meilleur des cas, de pouvoir les reconstruire.
  • Faciliter l’accès aux musées et au patrimoine culturel. Les technologies de scan 3D permettent la création de musées virtuels : il est possible de “visiter” une exposition via internet, depuis chez soi.
  • Restaurer ou reproduire des objets historiques. La capture 3D à l’aide d’un scanner 3D est de plus en plus utilisée dans les processus de restauration d’objets ou oeuvres endommagés. Pour dupliquer un objet avec l’impression 3D un scan 3D doit être fait antérieurement. Le fichier 3D obtenu peut alors être utilisé pour imprimer en 3D une réplique l’objet original, à l’aide d’une imprimante 3D.
Avantages de l'impression 3D pour les musées et l'archéologie

 

Un crâne antique restauré grâce à l’impression 3D (source : 2.bp.blogspot.com).

 

Avantages de l'impression 3D pour les musées et l'archéologie

 

Une ammonite à gauche et sa réplique imprimée en 3D (source : museumvictoria.com).

Le futur de l'impression 3D et du scan 3D pour les musées

La docteure et chercheuse Amelia Knowlson est consultante en impression 3D. Dans cet article (en Anglais), elle présente ses vues sur le futur du scan 3D et de l’impression 3D pour les musées. Selon elle, les technologies 3D ne sont qu’au début de leur histoire dans l’exploitation par les musées et en archéologie.

Comment musées et chercheurs peuvent-ils exploiter l’impression 3D ?

L’impression 3D est un nouvel outil à la disposition des conservateurs de musées, des chercheurs et des archéologues. Les imprimantes 3D peuvent avoir des applications variées, par exemple :

  • Répliquer un objet ou une oeuvre d’art avec l’impression 3D. Une copie imprimée en 3D de certains objets historiques peut permettre aux musées d’offrir une expérience plus interactive à leurs visiteurs. Par exemple, faire manipuler à des étudiants des objets imprimés en 3D est une manière plus ludique d’enseigner que de simplement présenter les pièces originales sans pouvoir les toucher. Une réplique imprimée en 3D peut aussi être utilisée par des archéologues ou des chercheurs qui peuvent ainsi la manipuler sans risquer d’abîmer la pièce originale.
  • Réparation et restauration d’objets endommagés. Certaines pièces historiques ressortent parfois endommagées de leur traversée du temps. L’impression 3D et le scan 3D peuvent alors être utilisée pour les réparer, en créant des pièces de remplacement parfaitement ajustées. Ce type de réparations demande généralement l’utilisation conjointe d’un scanner 3D, d’un logiciel de modélisation 3D et d’une imprimante 3D.

Restaurer des œuvres d’art et réparer des statues grâce à l’impression 3D

Il est parfois complexe et coûteux de restaurer des oeuvres d’art, statues ou autres objets historiques endommagés, ce qui peut parfois forcer les conservateurs à les retirer des collections. Les scanners 3D et imprimantes 3D peuvent offrir des solutions efficaces pour restaurer des oeuvres endommagées.
Il est en effet possible de reconstituer les parties endommagées d’une pièce (comme les mains de la statue dans l’exemple ci-contre) en les modélisant en 3D à l’aide d’un logiciel adapté puis en les imprimant avec une imprimante 3D. L’utilisation d’un scanner 3D permet de créer une « prothèse » en 3D parfaitement adaptée, en numérisant la surface  où sera fixée la pièce de réparation imprimée en 3D.

Une statue de bronze avec les mains réparées grâce à l'impression 3D. Avantages de l'impression 3D pour les musées.

 Une statue en bronze dont les mains ont étés remplacées par des pièces imprimées en 3D.

Préserver des objets historiques et optimiser des fouilles archéologiques grâce aux scanners 3D

A 3D modelling of an excavation site conducted by Archéotec.

A 3D model of an excavation site conducted by Archéotec.

Capturer en 3D un site archéologique grâce au scan 3D

La découverte de vestiges du passé a régulièrement lieu lors de grands travaux de construction. Des fouilles archéologiques s’imposent alors, bloquant l’avancée de chantiers importants. Les archéologues doivent agir rapidement en respectant des règles contraignantes.

Avec des scanners 3D professionnels, les archéologues peuvent numériser en 3D un site de fouilles entier et en obtenir un modèle 3D précis et complet. Grâce au scan 3D, ils peuvent modéliser en trois dimensions le lieu de la fouille dans ses moindres détails. Il est alors plus facile de visualiser l’emplacement des vestiges ou ossements à protéger, d’optimiser la conduite des fouilles et de sauvegarder une version 3D numérique du site archéologique.

Le scan 3D, un puissant outil d’étude d’objets historiques

Les scanners 3D sont de plus en plus utilisés dans les musées et en archéologie. Ils permettent de « zoomer » sur l’objet à étudier, d’utiliser des filtres de couleur, ou de lumière. Des détails invisibles à l’œil nu peuvent ainsi être révélés sur un modèle 3D de l’objet étudié obtenu via un scanner 3D. De plus, les objets sensibles à la lumière aux rayonnements restent préservés.

L’impression 3D permet aussi la reproduction de tout ou partie d’un objet. Les conservateurs ou chercheurs peuvent ainsi travailler sur la copie sans se soucier de sa dégradation lors des multiples manipulations.

Scan 3D d'une statue de taille humaine avec Artec EVA. Avantages du scan 3D pour les musées et l'archéologie.

 Scan 3D d’une statue de taille humaine avec Artec EVA (source : ima-solutions.fr).

 

Reproduction d'un crâne imprimé en 3D permettant aux étudiants de le manipuler sans risques. Avantages de l'impression 3D pour les musées.

 Reproduction 3D d’un crâne permettant aux étudiants de le manipuler tout en préservant l’original (source : boyuggs.org).

 

Collaborer avec le monde entier

Scanner en 3D les artefacts historiques permet de facilement partager les données obtenues avec des chercheurs partout dans le monde.

Ils peuvent ainsi fabriquer leur propre reproduction grâce à une imprimante 3D. Le travail à distance est rendu possible, ce qui facilite grandement la recherche.

Les universités peuvent également proposer à leurs étudiants de travailler directement à partir de répliques d’objets historiques ou archéologiques. Les originaux restent ainsi protégés.

 

Scanners 3D et imprimantes 3D : de nouveaux outils pour les musées

Visiter un musée depuis chez soi grâce au scan 3D

Le développement de musées virtuels est porté par l’essor global de l’impression 3D, et notamment des scanners 3D.

La start-up lyonnaise Arskan a d’ailleurs capturé à l’aide de ses scanners 3D quelques trésors du musée des Beaux Arts de Lyon pour permettre une visite hors du commun. Le lancement de l’expérience en septembre 2015 (accessible via une connexion internet) fera du musée le premier établissement interactif 3D en virtualité réelle.

La reproduction de pièces rares étant rendue possible grâce à l’impression 3D, la fabrication de répliques à bas coût devrait s’intensifier et ainsi permettre de démocratiser l’accès au patrimoine mondial. C’est là une autre façon d’amener le musée chez soi et donc d’en faciliter l’accès.

Un membre d'Arskan en train de scanner en 3D une statue avec le scanner 3D FaroArm.

 Un membre d’Arskan en train de scanner en 3D une statue avec le scanner 3D FaroArm. (source : elretohistorico.com).

Scan 3D d'une momie au travers de son cercueil. Avantages du scan 3D pour l'archéologie.

 Une vue d’un « fardo », un cercueil Péruvien et son exploration virtuelle réalisée par le musée du Quai Branly.

Réaliser des explorations virtuelles avec le scan 3D

Grâce aux scanners 3D, il est désormais possible de réaliser des “explorations virtuelles” de pièces archéologiques.

Le musée du quai Branly utilise notamment ce procédé pour l’observation de cercueils ancestraux remplis d’objets accompagnant le défunt et ne pouvant être ouverts sans perturber leur disposition.

Conserver des objets historiques grâce aux scanners 3D

Grâce au scanner 3D les archéologues et conservateurs de musées peuvent améliorer la conservation de leurs collections. Il est même possible de réparer ou dupliquer les pièces les plus abimées en utilisant le scan 3D et l’impression 3D. Scanner en 3D une statue de taille humaine ne prend que quelques minutes. Le modèle 3D obtenu (un fichier numérique) peut alors être enregistré, archivé ou bien modifié en utilisant un logiciel CAD.

Note : L’utilisation de scanner 3D sans contact est recommandée afin d’éviter d’endommager les différentes pièces. 

Préserver des collections originales avec le scan 3D

 Scan 3D d’une momie antique (source : All3DP.com).

Deux statues de la vénus de Milo imprimées en 3D grâce au fichiers présents sur Thingiverse.

Deux statues de la vénus de Milo imprimées en 3D grâce au fichiers présents sur Thingiverse.  (source: Thingiverse.com).

 

 Permettre au public d’imprimer en 3D à domicile des oeuvres d’art

Dans certains musées, les visiteurs qui disposent d’une imprimante 3D peuvent télécharger directement les fichiers 3D pour les imprimer en 3D à leur domicile.

Ce système de licence est par exemple proposé par l’Institut d’Art de Chicago.

Pour cette utilisation, les imprimantes 3D à dépôt de filament fondu offrent souvent le meilleur rapport qualité prix, mais ne permettent que d’imprimer en 3D des objets en plastique.

 

Faciliter l'accès au patrimoine pour les non-voyants grâce à l'impression 3D

L’impression 3D peut faciliter l’accès au musées des personnes malvoyantes 

Grâce à l’impression 3D, les musées exposent désormais des reproductions de leurs œuvres et objets historiques. Les visiteurs peuvent ainsi les manipuler et les photographier sans risque d’endommager les pièces originales.

Au printemps 2015, une exposition au musée du Prado a même permis à des non-voyants de découvrir cinq œuvres de grands maîtres grâce à l’impression 3D. Elles avaient été reproduites en relief, permettant ainsi de toucher et sentir l’œuvre dans les moindres détails. Une façon inédite de vivre l’expérience de l’art.

Une peinture imprimée en 3D exposée au musée du Prado. Avantages de l'impression 3D pour les musées.

 Une peinture imprimée en 3D exposée au musée du Prado à Madrid (source: ufunk.net).

Télécharger des fichier 3D et imprimer en 3D des oeuvres d'art

Télécharger des fichier 3D d’objets historiques, artefacts et oeuvres d’art

Les musées virtuels en ligne se retrouvent également en libre accès sur les plateformes de téléchargement. Des centaines d’oeuvres scannées en 3D sont proposées en libre accès pour être regardées, téléchargées et imprimées en 3D.

Les ressources qui proposent le plus fichiers 3D de musées et de patrimoine culturel sont les suivantes :

  • MyMiniFactory – Scan The World. Des milliers de fichiers 3D garantis directement imprimables en 3D. Ces fichiers sont issus de scans 3D d’objets, d’oeuvres et de collections présents partout dans le monde.
  • Sketchfab – Museums. Plus de 30 musées y proposent leur oeuvres, y compris les célèbres British Museum et The Metropolitan Museum of Art. Ces collections sont également visibles en Réalité Virtuelle grâce à une option dédiée proposée par Sketchfab.
  • African Fossils. Des scans 3D haute résolution de fossiles classées par période temporelle et type (humanoides, animaux, outils). En plus de l’endroit précis où ils ont été découverts le site renseign également sur l’histoire du fossile. Une ressource éducative gratuite puissante et complète sur le sujet.
  • MorphoSource. MorphoSource est un projet qui vise à permettre aux chercheurs d’organiser en ligne leurs ressources 3D et de les mettre à disposition de leurs collègues. Les formats disponibles incluent notamment tiff, dicom, stanford ply, et stl. Il est possible de naviguer les fichiers 3D en triant par Institution, Taxonomie, Bibliographie et Projet.

 

Le faucon Horus par le British Museum (source: sketchfab.com).

 

Etude de cas : le musée Mosul en Iraq

Des statues ancestrales numérisées en 3D et répliquées grâce à l’impression 3D

L’artiste iranienne Morehshin Allahyari s’est engagée dans la reproduction en 3D des sculptures millénaires détruites au Musée Ninive de Mossoul par les djihadistes de Daech.

Accompagnée dans ses recherches par des experts universitaires américains et iraniens, elle a redessiné en trois dimensions les sculptures qui avaient été détruites.

Son travail s’est appuyé sur la documentation restante des œuvres millénaires irakiennes.

L’artiste entend proposer ces fichiers de façon libre et accompagnés d’une série de textes originaux, afin que chacun puisse les imprimer en 3D chez soi, afin que les œuvres perdurent encore pour les siècles à venir.

 

Statue en dessinée en 3D, avantages de l'impression 3D pour les musées.

Reproduction grâce à l’impression 3D du Roi Uthal.(source: Morehshin Allahyari).