Maya La Blanca : Tecnologia di rilevamento digitale e stampa 3D utilizzate per creare il modello dell’antica acropoli

Situata nel dipartimento settentrionale del Petén del Guatemala, vicino al fiume Salsipuedes, La Blanca è un antico insediamento Maya e uno dei suoi principali punti focali archeologici è l’Acropoli, che fu costruita come residenza per i governanti della città durante il periodo tardo classico (d.C. 600-850). Si compone di tre edifici, due con tetti di paglia e uno con strato di terreno, su una piattaforma raggiungibile da un’ampia scala. La ricerca sull’insediamento è stata frequente nel corso degli anni, motivo per cui nel 2010 è stato costruito un Centro visitatori come parte del quadro del progetto La Blanca. I turisti ricevono supporto lì, mentre i locali hanno un buon posto per partecipare a laboratori sul patrimonio culturale e visualizzare materiali educativi.

Una cosa che mancava, tuttavia, era una replica in scala dell’Acropoli da utilizzare come strumento per la diffusione del patrimonio architettonico Maya. Questo sarebbe stato difficile da ottenere prima delle tecniche di rilevamento digitale, ma la tecnologia 3D sta cambiando il modo in cui documentiamo e preserviamo i siti del patrimonio culturale . Un trio di ricercatori dell’Universitat Politècnica de València ( UPV ) ha pubblicato un caso di studio sull’utilizzo della stampa 3D per questo scopo a La Blanca e su come il team è stato in grado di documentare il complesso utilizzando la tecnologia di rilevamento digitale “per ottenere un modello ad alta fedeltà degli edifici dell’Acropoli “.

Gli obiettivi erano migliorare i contenuti della sala espositiva del Centro Visitatori con un modello dell’Acropoli, eseguire uno studio approfondito di “tutte le procedure utilizzate per ottenere il modello basato sulla realtà dell’Acropoli e proporre un flusso di lavoro che potrebbe essere utilizzato in simili casi “e testare queste risorse da utilizzare nella diffusione della storia Maya.

Il progetto in realtà è iniziato nel 2012 con uno scanner Faro Focus3D S120, che è uno scanner laser terrestre (TLS) veloce ma compatto in grado di fornire misurazioni 3D efficienti. Tra il 2012 e il 2015 sono state condotte tre campagne di rilevamento digitale in varie parti dell’Acropoli, per un totale di 118 scansioni.

“Dopo aver acquisito queste scansioni, abbiamo effettuato la registrazione delle nuvole di punti in un laboratorio e abbiamo ottenuto il modello della nuvola di punti dell’Acropoli basato sulla realtà”, hanno affermato i ricercatori. “Questo modello ha mostrato una precisione geometrica molto elevata ed è stato utile per estrarre disegni classici 2D e per ottenere modelli di mesh poligonali 3D”.

Era importante creare una metodologia per la modellazione inversa dell’Acropoli, che è iniziata con i dati della scansione laser .

“In generale è possibile stampare oggetti 3D partendo da un modello 3D tradizionale che è stato modellato direttamente (come nel caso del modello di un edificio che stiamo progettando) oppure da un modello 3D basato sulla realtà che è stato ottenuto da dati reali acquisiti mediante scansione laser o fotogrammetria digitale “, hanno spiegato.

Il software di modellazione inversa può creare una mesh poligonale 3D da un modello di nuvola di punti, ma la prima mesh in genere deve essere ottimizzata per ottenere un modello con una qualità sufficientemente alta da poter essere stampato in 3D. L’ottimizzazione e la costruzione del modello mesh 3D dell’Acropoli è stato difficile perché c’erano molti dati ridondanti dalla scansione precedente e le parti più alte del muro mancavano di dati, poiché “il sistema dei tetti di paglia causava aree di occlusione”, ma ci riuscirono.

“Innanzitutto, il modello 3D a punti dell’Acropoli è stato esportato in formato .ptx in 9 parti. Quindi, ogni sezione del modello è stata importata nel software 3D System Rapidform con un fattore di riduzione di ¼. Nello stesso software, abbiamo costruito separatamente 9 diverse mesh ad alto numero di poligoni “, hanno scritto. “La struttura eterogenea delle singole 9 mesh era un ulteriore problema causato dalla maggiore o minore ridondanza dei dati acquisiti nelle diverse stagioni di campo”.

Hanno completato un “rimodellamento globale” di questi nove per ridurre il numero di poligoni nel modello finale e omogeneizzare la dimensione media dei loro bordi, nonché il loro numero e distribuzione. Quindi ogni mesh è stata elaborata separatamente per riempire i confini e annullare gli errori topologici, come poligoni sovrapposti o ridondanti. Una volta che tutte le maglie sono state combinate, il team ha avuto un modello medio-poligonale dell’Acropoli.

Avevano ancora bisogno di integrare il modello 3D con queste procedure e si sono rivolti alla modellazione inversa e ad altri strumenti software per completarlo. Hanno completato una retopologia manuale dei confini del modello, che ha permesso loro di ottenere contorni semplificati; questi sono stati poi utilizzati “come riferimento per la modellazione diretta delle sezioni mancanti dell’Acropoli”. Hanno quindi dovuto omogeneizzare le strutture di entrambe le mesh utilizzando Luxology Modo e 3D System Rapidform, quindi unire le mesh in un unico modello.

Gli strumenti di scultura di Maxon Cinema 4D sono stati utilizzati per migliorare l’omogeneizzazione del modello, che ha anche “contribuito a enfatizzare la differenza tra le parti basate sulla realtà del modello e le superfici modellate direttamente che non erano state rilevate dallo scanner laser”. Infine, la mesh del terreno è stata integrata con l’aiuto di uno strumento di modellazione geometrica e il modello 3D dell’Acropoli, “costituito da 6.043.072 poligoni con una struttura omogenea sull’intera mesh”, era pronto per essere stampato in 3D. Il team ha notato una leggera deviazione della mesh tra una delle mesh originali ad alto numero di poligoni e il modello finale, ma la stampante 3D FDM che hanno usato poteva gestirla.

Il team ha condotto alcuni test di stampa con diverse configurazioni e scale per selezionare le impostazioni corrette prima di stampare l’intero modello dal PLA, i cui risultati erano molto accurati se confrontati con il modello 3D virtuale.

“Le parti mancanti dell’Acropoli, non rilevate dallo scanner laser e poi ricostruite manualmente, sembravano perfettamente integrate nella versione stampata in 3D del modello e mostravano, allo stesso tempo, la loro diversità dalle parti basate sulla realtà del modello, “Hanno scritto i ricercatori.

“Dall’analisi di questi test, abbiamo concluso che la rappresentazione dell’Acropoli era soddisfacente”.

L’ultimo test, con scala 1: 100 e precisione di 0,3 mm, ha offerto la migliore fedeltà, quindi il team ha stampato il modello dell’Acropoli con questi parametri. È stato stampato in 17 parti diverse, poiché le misure finali di 90 x 70 cm erano troppo grandi per il piano di stampa; tuttavia, ciò si è rivelato utile quando è arrivato il momento di trasportare il modello a La Blanca. È stato riassemblato lì e si trova al centro della sala espositiva del Centro visitatori La Blanca, protetto da una cupola di plastica trasparente, per il divertimento di tutti.

“Oggi, questa replica fisica dell’Acropoli è una risorsa importante che consente ai visitatori di avere una visione completa del complesso principale del sito, cosa non facile nella giungla guatemalteca”, hanno concluso i ricercatori. “Fornisce inoltre una vista esclusiva di alcune parti dell’Acropoli, già studiate dai ricercatori e ora protette con uno strato di suolo per garantirne la conservazione. Inoltre, è una risorsa utile per supportare la diffusione e serve anche come risorsa didattica per gli studenti visitatori “.

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