"anastilosi digitale"

Dalla ricostruzione virtuale alla copia fisica

 

La ricostruzione filologica di un bene distrutto da eventi naturali o guerre è un’operazione complessa. Nonostante siamo in un’epoca in cui le immagini (ormai prevalentemente digitali) e i modelli tridimensionali (dalle mappe satellitari) ricreano ogni luogo del pianeta, spesso i monumenti, in particolar modo quelli in aree più a rischio anche se patrimonio dell'UNESCO, sono privi di una documentazione completa che ne permetta la ricostruzione fedele in ogni sua parte. Ad esempio, dell'Anfiteatro Flavio a Roma sono presenti in rete oltre 2 milioni di fotografie da ogni sua angolazione, disegni e rilievi di varie epoche, e non meno di 10 modelli 3D architettonici eseguiti da fondazioni, università o privati. Palmira, che è patrimonio dell'umanità dal 1980, è nota e scavata già dall’’800 e dunque la sua documentazione risente dell’epoca. Del tempio di Bel, in particolare, esistono solamente alcuni disegni di un rilievo pubblicati nei libri: "The ruins of Palmyra, otherwise Tedmor, in the desert " di Robert Wood del 1753 e in "Le temple de Bêl à Palmyre" Henri Seyrig; Robert Amy; Ernest Will nel 1975. Questi sono gli unici due riferimenti che presentano disegni e incisioni che descrivono minuziosamente il tempio, oltre alle fotografie storiche realizzate tra il 1867 e il 1876 dal fotografo francese Félix Bonfils. Queste fonti iconografiche, che testimoniano lo stato del monumento al momento della scoperta insieme ad altre fotografie realizzate nel 1999 dal fotografo G.Degeorge, uniche in alta risoluzione, sono state le basi di partenza per strutturare la ricostruzione digitale del modello del soffitto del Thalamos nord. (figure 1-2)

La ricostruzione del modello digitale ha impiegato due operatori per oltre un mese di lavoro, dovendo svolgere un'attenta analisi iconografica del materiale ricevuto dagli archeologi, renderlo coerente filologicamente e successivamente comporlo con il dettaglio necessario alla realizzazione della copia in scala reale. La porzione richiesta del soffitto del Thalamos nord, le cui dimensioni sono di circa 4 metri di larghezza per 1,5 metri di profondità e un'altezza al vertice della cupola di circa 1,6 metri, è ornata da un ricco apparato scultoreo decorativo composto da svariati capitelli greco-romani, kyma lesbio, girali di acanto, sculture umane e di animali mitologici, in parte acefale, inserite in una struttura architettonica greco-romana con architravi anch’essi decorati.

 

Realizzazione del modello virtuale

La metodologia applicata per attuare il progetto, prevede una sequenza di procedure successive (analisi – modellazione  – costruzione) per realizzare in modo coerente la copia.
In primis, è necessaria un’analisi del manufatto architettonico, attraverso l'inquadramento storico e artistico degli elementi decorativi e architettonici, da cui ricavare i caratteri principali o lo stile in cui sono stati realizzati. (figura 3)

Successivamente, si effettua un’analisi iconografica di tutto il materiale, sia fotografico che di disegni e rilievi storici, al fine di creare una banca dati degli elementi che permettano la ricostruzione virtuale con maggior verosimiglianza all'originale, rimodellando le parti visibili e interpretando, attraverso i dati e le analisi, le parti non visibili dalle fotografie.

Tecnicamente si procede seguendo una metodologia collaudata in anni di esperienze simili sulle ricostruzioni digitali e fisiche. Si parte dalla digitalizzazione del materiale cartaceo, successivamente si vettorializzano le immagini trasformandole da raster a CAD vettoriali bidimensionali. A questo punto si incrociano i dati e si crea un file bidimensionale, che tenga conto di tutte le deformazioni e le interpretazioni dei disegni e delle fotografie; in tal modo si possono ottenere piante, prospetti e sezioni congrue tra loro formando così la base corretta con cui elaborare il modello 3D. (figura 4)

Partendo dal file CAD 2D, che è costituito principalmente da linee, curve e poligoni bidimensionali, si procede con un altro software ad elaborare il modello, trasformando, attraverso apposite funzioni di modellazione, le linee, le curve e i poligoni in superfici e piani tali da creare la tridimensionalità del modello. Per cercare di mantenere le proporzioni, si procede seguendo un ordine logico dall'architettura al dettaglio decorativo, cesellando il modello per lavorazioni successive, che dalla volumetria porterà alla decorazione più particolareggiata. (figura 5) Nel caso del tempio abbiamo, inoltre, proceduto alla stampa 3D degli elementi decorativi delle varie fasi di modellazione, dalla “sgrossatura” al pezzo finito, al fine di comparare e comprendere meglio tutte le componenti; quindi, direttamente sugli elementi stampati si interviene segnando le modifiche da apportare al modello digitale. In tal modo è possibile seguire passo dopo passo l'evolvere del processo, anche attraverso revisioni costanti di questi elaborati con gli archeologi. (figura 6)

Questa tipologia di lavoro era necessaria, dato che il prodotto finale è un modello 3D fisico in scala reale 1:1, quindi, non un’immagine renderizzata, ma un oggetto tangibile. Inoltre, la mancanza del confronto con l’oggetto reale ormai distrutto, impediva un raffronto diretto e un’integrazione del materiale, per cui serviva necessariamente un approccio nuovo alla modellazione che fosse il più oggettivo possibile, nonostante i limiti del materiale di partenza.

Il modello virtuale generato attraverso questi processi risulta come appena realizzato dagli scultori, in quanto non presenta usura o danneggiamenti dovuti a componenti naturali o umane. Fatta eccezione per la parte delle figure inserite nella cupola, essendo esse troppo deturpate, la ricostruzione sarebbe risultata troppo inverosimile. Questa scelta è stata fatta per ottenere la corrispondenza degli elementi e mantenere i corretti rapporti architettonici e decorativi. Successivamente si è dovuto procedere ad un invecchiamento tramite un processo manuale affidato ad un tecnico che, comparando le fotografie e analizzando la tipologia di usura del materiale lapideo di cui era composta l'opera, per fasi successive di asportazione del materiale e aggiunta cromatica (alcune parti sono annerite da cenere e fuliggini), ha portato la copia allo stato del 2015 prima della sua distruzione avvenuta in Agosto. Fermamente convinti dell'importanza di un database 3D di un bene di simile valore, al termine delle operazioni e dopo le verifiche degli esperti, abbiamo realizzato una scansione 3D del modello finito; in questo modo tutto il lavoro di ricerca, digitale e artigianale, si è fuso in un modello da conservare per successive ricerche e valorizzazione. (figura 7)

 

Realizzazione della copia fisica

Dal modello virtuale, completo delle decorazioni, si procede alla realizzazione della copia fisica in scala reale. La copia risulta di notevoli dimensioni, rendendo necessaria la scomposizione del modello in sottoelementi, circa 250, da assemblare. Inoltre, dovendo essere la copia gestibile per il trasporto e l'installazione in esposizione, sono stati utilizzati materiali leggeri (polistirolo e poliuretano) rivestiti da una resina ad alta resistenza all'usura e al contatto con l'acqua.

Per ottimizzare le lavorazioni si è deciso di applicare più tecniche di costruzione digitale che, sfruttando i dati del modello attraverso macchine a controllo numerico, realizzassero le varie componenti:

> Macchine per taglio a filo caldo _ La parte architettonica generale è stata realizzata con una macchina per taglio a filo caldo che sagoma in automatico le parti esportate dai disegni al CAD: partendo da un blocco di grandi dimensioni (polistirolo, polistirene estruso o simili) vengono tagliati i vari elementi attraverso un sistema di carrucole e meccanismi che fanno scorrere nel materiale un filo metallico ad alta temperatura. Hanno preso forma così 140 elementi, dai più piccoli, di 10 cm di lato, ai più grandi da 1,40 m di lato; (figura 8)

> Braccio robotico antropomorfo per la fresatura _ La parte della cupola ricca di elementi scultorei è stata realizzata in 5 parti fresate attraverso un braccio robotico antropomorfo a sei assi di libertà. Dal modello digitale, attraverso il software di elaborazione, vengono creati i percorsi macchina e la successione delle punte fresanti lavorano come uno scultore. (figura 9)
Il robot in autonomia “sgrossa” il blocco di polistirolo e per passaggi successivi, cambiando in automatico la punta del braccio, rifinisce i dettagli; (figura 10)

> Sistemi di Stampa 3D _ La tipologia del manufatto propone una serie di elementi scultorei ripetitivi e modulari; (figura 11) le decorazioni sono le seguenti:
11 elementi decorativi modulari suddivisi in 23 capitelli, 25 rosette pentalobate e 30 rosette esalobate di diverse misure; 12 moduli di fregio a girali di acanto con volti di toro sormontati da una decorazione a kyma lesbio trilobato e un fregio composto da 32 moduli di girali di acanto con sotto una fascia di fusarole biconvesse con perline ovali; suddivise in 65 moduli, le fusarole biconvesse sono presenti anche in una fascia tra i capitelli e le decorazioni piane.

Per l'elevato numero di elementi seriali da realizzare e per ottimizzare i tempi di riproduzione si è deciso di creare separatamente, attraverso tecniche di “rapid prototyping”, gli elementi decorativi del soffitto e applicarli sulla base realizzata a taglio. Ottenuti i moduli dal modello complessivo, abbiamo applicato due diverse tecniche di stampa 3D.
Gli elementi ricchi di decorazioni e complessi sono stati prodotti con una stampante 3D professionale a polvere di gesso, per via del suo elevato grado di precisione (0,01 mm per ogni layer di stampa)1, mentre per gli elementi più semplici abbiamo scelto di utilizzare una stampante con tecnologia FDM che utilizza termoplastiche il cui dettaglio di stampa è sufficiente per forme geometriche semplici (0,06 mm per ogni layer di stampa). (figura 12) Stampati i componenti modulari in 3D, attraverso un calco siliconico, si sono realizzate tutte le copie necessarie, fedeli in ogni dettaglio, ma in materiali più leggeri. (figura 13)

 

Assemblaggio finitura e resa al vero

Verificato che ci fossero tutti i componenti, assemblando "a secco" il modello, si è proceduto a unire, tramite resine epossidiche certificate, tutte le parti stampate e fresate a controllo numerico; si è ottenuta così una copia completa del soffitto solidale, la cui morfologia ricalca la realizzazione priva di usura del tempo e dell'uomo. Per portare il modello alla resa come dalle immagini dello stato pre-distruzione si è proceduto con un trattamento di usura manuale e meccanica delle decorazioni e di alcune parti architettoniche, basandoci sulle immagini forniteci e in costante contatto con gli esperti del comitato scientifico.

Finita la fase di “invecchiamento” si è proceduto a consolidare gli elementi decorativi tramite uno strato leggero di gesso sintetico caricato con ossidi e polveri di pietra arenaria (simile all'originale) per rendere tutto l'assemblato monolitico e dare una prima tonalizzazione uniforme a tutto il manufatto; la parte posteriore e le laterali sono state invece rinforzate con uno strato di vetroresina. (figura 14)

Da una serie di campionature di varie finiture cromatiche, presentate al comitato scientifico, si è scelto il livello di resa cromatica finale delle varie componenti, sia dovuta all'usura del tempo, vento e variazioni termiche, sia quella generata dall'azione antropica, distruzione di porzioni dei volti e fuliggine dovuta a bivacchi all'interno della cella. (figura 15)

Dopo il bilanciamento cromatico delle sue parti e la resa finale delle varie sfumature, tramite coloranti idonei in liquido e polvere a base acrilica e di ossidi, tutto il manufatto è stato rivestito da uno strato di protettivo trasparente opaco acrilico. (figura 16)

Il progetto ha evidenziato le problematiche nella salvaguardia della memoria dei beni storici quando questi vengono colpiti da eventi tragici. L'importanza di implementare i progetti di raccolta e archiviazione dati, anche attraverso le nuove tecnologie, renderebbe più agevole lo studio e la condivisione di questi beni, sia per il restauro che per la valorizzazione. Nello specifico, nel caso di eventuali riproduzioni, limiterebbe al massimo l'interpretazione soggettiva degli studiosi, che nella consultazione di immagini fotografiche e rilievi storici è inevitabile, e garantirebbe precisioni certificate.

L'opera realizzata è la sintesi di un grande sforzo di collaborazione tra competenze e professionalità diverse, che non sarebbe stato possibile senza la grande volontà di sensibilizzare a queste tematiche, ed ha visto coinvolti i promotori del progetto, il comitato scientifico, tutto lo staff di TryeCo 2.0 srl, Alex P.O.P e Andrea Fantini Studio, aziende che, insieme a noi, hanno attivamente collaborato alla buona riuscita del progetto.

 

[ di Matteo Fabbri e Roberto Meschini]

 

NOTA 1. I sistemi di stampa 3D realizzano oggetti tridimensionali attraverso sovrapposizione di sezioni bidimensionali, lo spessore di queste sezioni (dette “layer”) determina la precisione del modello ottenuto.