3Dプリンティングによる考古学研究の強化
バージニア・コモンウェルス大学（Virginia Commonwealth University）のバーチャル・キュレーション・ラボ（Virtual Curation Laboratory：VCL）は、3Dプリント技術と従来の3Dデジタルデータ収集手法を活用し、アメリカ先住民の遺物や歴史的記録の幅広いデジタルカタログを作成しています。
この革新的なプロジェクトは、新しい理論や最先端技術を取り入れた幅広い研究活動を支援し、世界中の教育者や研究者が考古学的発見により容易にアクセスできる環境を提供しています。
遺物を観察する ― 歴史的な課題
考古学者が頻繁に直面する重要な課題のひとつは、遺物へのアクセスです。
貴重な資料が長期間保管されている場合、その「内部」や細部を観察することは、多くの時間とコストを必要とし、研究活動に悪影響を及ぼす可能性があります。
また、実物の遺物を取り扱うことにもリスクがあります。多くの歴史資料は非常に壊れやすく、損傷する可能性があるためです。
3Dプリント技術は、これら2つの課題を解決します。
バーチャル化された遺物により、研究者はデジタルデータファイルを取得でき、特定の保管施設へ移動することなく、詳細な3D観察、操作、正確な測定を行うことができます。
さらに、これらのデータファイルはデスクトップ型3Dプリンターを使用して模型として再現することができます。
3Dプリントによる遺物のレプリカは、研究者や学生が自由に触れ、調査することを可能にし、過去とのより深く、意味のあるつながりを提供します。
これは、従来の博物館における「見ることはできるが、触れることはできない」という概念を大きく変えるものです。
バーチャル・キュレーション・ラボの設立
Bernard K. Means博士は、ロサンゼルスのオクシデンタル大学で人類学および物理学の学士号を取得し、その後テンピにあるアリゾナ州立大学で人類学博士号を取得しました。
彼は2011年8月、アメリカ国防総省（DoD）の文化資源管理助成プロジェクトの一環として、バーチャル・キュレーション・ラボ（VCL）を設立しました。
このプロジェクトでは、NextEngine Desktop 3Dスキャナーを使用して、DoD管理区域内で発見された考古学資料のデジタルモデル作成の有効性を検証しました。
VCLは、バージニア・コモンウェルス大学の人類学専攻学生の研究活動を支援するため、内部および外部からの助成金を活用し、通常の博物館活動とは異なる3Dプリントを活用した専門的なプロジェクトにも資金を提供しています。
この取り組みにより、人工遺物へのアクセスを広げるだけでなく、考古学研究の方法そのものにも新しい視点をもたらしています。
過去を蘇らせる ― 一層一層の積み重ね
VCLチームは、モデル制作にUltimaker 3Dプリンターを使用しています。
その主な理由は、多様な3Dプリント材料を選択できる点にあります。
材料の豊富な選択肢に加え、「動作時の信頼性」と「実用的な3Dプリントモデルを安定して作成できること」も重要視しています。
3Dプリントによる遺物レプリカには、以下のような幅広い実用用途があります。
◎ 教室や講義でのデモンストレーション
◎ 学生による研究プロジェクト
◎ 広報活動
◎ 研究支援
博物館では、視覚障害者が歴史を体験できるよう、触覚教材を提供することも可能になります。
これまで博物館を訪れることが難しかった人々にも、触れることで歴史を感じる機会を提供できます。
3Dプリントされた模型を博物館に展示することで、来館者は重要な歴史的遺物の精密なレプリカを見るだけでなく、実際に触れることができ、質感や形状をより深く理解できます。
また、学生に人工遺物の識別や分析方法を教えることも、教育面における重要な目的のひとつです。
Bernard博士は、主に教室で使用するために3Dプリント模型を制作していると説明しています。
実習生も多くの作業、特にモデルの作成や編集作業に関わっています。
この取り組みには多くのメリットがあります。その中でも特に重要な点は以下の通りです。
◎ アクセス範囲の拡大
3Dプリント技術によって、世界中の人々がより早く文化遺産へアクセスでき、歴史や考古学への理解を深める機会を得られます。
文化遺産の所在地から遠く離れた場所にいる人々でも、これらの資料を利用できるようになり、地理的な制約はもはや大きな障害ではなくなります。
◎ 共有可能なメディア
スキャンされたデータは、さまざまなデバイスで共有・操作することができ、考古学的遺跡や資料について新たな解釈や発見を生み出すことができます。
◎ より詳細な分析
研究者や学生は、3Dスキャンデータを多様な視点から詳細に確認できます。
遺物をあらゆる角度から容易に観察することが可能になります。
◎ 柔軟性
3Dデジタルデータは、世界中の場所で3Dプリントや3Dスキャン技術を活用して利用できます。
◎ シームレスな統合
この技術は、従来の考古学研究や文化財調査の手法に容易に組み込むことができ、新しい研究領域を開拓します。
「私は3Dプリントを活用することで、考古学、歴史学、古生物学をより身近なものにしたいと考えています。
特に、視覚障害者や介護施設などで生活している方々のように、体験する機会が限られている人々にも、歴史や文化に触れる機会を提供したいと思っています。」
3Dプリントによる人工遺物の制作
Bernard博士は、携帯可能な機器を使用して人工遺物の3D複製モデルを制作しています。
これにより、アメリカ国内のほぼあらゆる場所でスキャンやプリント作業を実施することができます。
彼は人工遺物のレプリカモデルを作成するために必要な工程を以下のように説明しています。
◎ 3Dスキャン
基本的な遺物レプリカ制作のワークフローは、3Dスキャンから始まります。
VCLでは、コンピューター上で作成された「デジタル生まれ」のデータではなく、実際に存在する人工遺物の3Dスキャンを主に行っています。
通常、チームは発掘現場や保管場所へ赴き、人間や動物の骨格遺骸、歴史的遺跡、さらに近年増加している化石（特に氷河期の動物化石）などをスキャンします。
最も頻繁に使用される機器はNextEngineデスクトップ型3Dスキャナーです。
Bernard博士はこの装置をアメリカ各地で使用しており、さらにケイマン諸島にも持参してスキャンを行いました。
また、チームではiPad Mini 4に接続する構造光方式スキャナーも使用しています。
このスキャナーは非常に高い解像度を提供するものではありませんが、携帯性に優れているため、海外調査や移動を伴う作業に適しています。
◎ 編集
NextEngineでスキャンを行った後、チームは3Dスキャナー専用ソフトウェア（ScanStudio）を使用してモデル編集を行い、複数のスキャンデータを1つのモデルへ統合します。
通常、この工程では2回程度のスキャン作業が必要になります。
必要に応じて、MeshmixerやMeshLabを使用してデジタルモデルをさらに修正します。
例えば、展示パネルや研究ポスターへ接着できるよう、対象物の一部を削除して平面化する場合があります。
◎ 3Dプリント
遺物のスキャンと編集が完了すると、3Dプリント工程へ進みます。
チームではPLAフィラメントを使用し、プリント後にはニッパーや電動彫刻工具を使用してサポート材を除去します。
より本物に近い外観を再現するため、完成したモデルには通常アクリル塗料を使用して着色します。
色合いは元の遺物に非常に近くなるよう調整されます。
◎ 保存
その後、3Dプリントされた遺物模型は、教育活動や一般公開のため、関連機関の保管用ボックスに収納されます。
依頼を受けた場合には、博物館やその他の教育施設へ提供されることもあります。
スキャン作業には約1時間（NextEngineスキャナー使用時）、編集作業には約2時間、3Dプリントには約4時間かかります。
ただし、正確な作業時間は模型のサイズや必要な解像度によって変化します。
以下は、複雑さや質感の違いを示すスキャン事例です。
未来への展望
Bernard博士は、学生たちが「他のスタッフと協力しながら、過去を保存し、再び生命を吹き込んでいる」と語っています。
VCLは、これまで一般の人々が立ち入ることのできなかった収蔵庫の奥や深層保管エリアを開放し、貴重な資料をより多くの人々へ届けています。
この技術により、チームは地域の文化資料をスキャンし、VCL内で3Dスキャンデータを統合することが可能になりました。
学生が直接3Dプリント模型の制作に参加できない場合でも、デジタルデータへアクセスし、ウェブサイト上で閲覧することができます。
これにより、学生一人ひとりの興味に合わせた学習が容易になり、過去の歴史をより深く探求できるようになります。
Bernard博士は、さらに多くの大学や研究機関が3Dプリント技術を取り入れることを期待しています。
完成したモデルを活用して独自研究を促進したり、教育者が講義資料へ複製模型を取り入れたりすることが可能になります。
また、世界各地でより協力的なネットワークを構築し、研究者と3Dプリント専門家が互いの能力を補完しながら、新しい価値を生み出すことも望んでいます。
次のステップは？
3Dプリント技術は、考古学分野における技術活用の可能性を明確に示しています。
Bernard博士は、将来的にはバーチャルリアリティ（VR）環境の中で遺物をさらに活用し、学生や研究者が自身の環境にいながら資料を鑑賞し、体験できるようになる可能性があると予測しています。
また、3Dプリントは視覚障害者など、従来は文化資料へのアクセスが制限されていた人々にも大きな可能性を提供すると考えています。
3Dプリント模型は、家庭や介護施設などで歴史や文化を体験するための教材としても役立つ可能性があります。
3Dプリント技術は、さまざまな分野で活用でき、より多くの人々が教育や研究へ簡単に参加できる環境を実現します。
記事出典： https://ultimaker.com/en/stories/49698-enhancing-archaeological-research-with-3d-printing
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