La reconstrucción 3D basada en fuentes de ciudades antiguas se ha convertido en un componente importante para arqueólogos, historiadores (del arte) y arquitectos. Se utiliza no solo para ilustrar las ciudades, sino también para comprender mejor los eventos históricos y presentar visualizaciones hipotéticas del pasado.
Las ciudades de Worms, Speyer y Mainz —las llamadas ciudades SchUM—, se encuentran entre las ciudades históricamente valiosas cuyo desarrollo es de gran importancia. Como una de las comunidades más influyentes del Sacro Imperio Romano Germánico en la Alta Edad Media, estas ciudades se convirtieron en pilares y centros sociales y culturales del poder imperial. Para comprender mejor el mundo medieval, la Dirección General del patrimonio cultural de Renania-Palatinado, bajo el liderazgo del ex director general, el señor Metz, decidió recrear versiones en 3D de las tres ciudades en cooperación con el Instituto de Arquitectura, en la Hochschule Mainz - Universidad de Ciencias Aplicadas. El resultado es una exposición extraordinaria que muestra seis maquetas a gran escala de las ciudades, en los años 800 y 1250 d.C. Los modelos constan de más de 650 piezas, todas las cuales fueron creadas utilizando tecnología de impresión 3D de estereolitografía (SLA).
La reconstrucción de las tres ciudades en los dos períodos de tiempo diferentes consistió en más de 650 segmentos, que se imprimieron con Formlabs White Resin, cada uno de los cuales mide 12x12 cm.
El desarrollo de las ciudades imperiales en el río Rin
El Instituto de Arquitectura de Mainz (AI MAINZ) es parte de las instalaciones de investigación de la Hochschule Mainz - Universidad de Ciencias Aplicadas. Como institución interdisciplinaria, AI MAINZ representa la interfaz entre la arquitectura, la historia (del arte) y la informática aplicada.
Esta convergencia de departamentos también se muestra en su proyecto más reciente en el que participaron más de 50 personas de diferentes departamentos. El proyecto comenzó en septiembre de 2018 con el objetivo de visualizar el desarrollo de las tres ciudades, Worms, Speyer y Mainz, al comienzo del declive del Imperio Romano en 800 y su posterior desarrollo hasta 1250.
Junto con arqueólogos e historiadores (del arte) de la Dirección General del patrimonio cultural de Renania-Palatinado, excavación arqueológica y las estructuras restantes, las ciudades fueron reconstruidas digitalmente en todos sus detalles. “Queríamos mostrar el desarrollo de todas las religiones en las ciudades. Cada ciudad tenía un barrio judío y una catedral romana muy importante en 1250, que estaban conectadas con el emperador y la estructura de la ciudad”, dijo Igor Bajena, uno de los miembros del equipo responsable. para la visualización e implementación digital y física del proyecto.
Las tres ciudades se dividieron en cuadrados en una cuadrícula. El resultado son más de 650 segmentos que representan dos períodos de tiempo diferentes.
La atención esencial al detalle con SLA
La decisión de la visualización física también significó que se tuvo que seleccionar el método de impresión correcto. Dadas las demandas de detalle y precisión de los segmentos, la impresión SLA 3D demostró ser la mejor opción. “Comparamos esto con diferentes tecnologías y descubrimos que la tecnología de Formlabs es mucho mejor para nosotros, porque los detalles son mucho más visibles y la estética se ajusta más a lo que necesitamos”, dijo Aliyah Mahmood, quien, junto con Igor Bajena, fue el responsable de la realización física de principio a fin. Hoy, AI MAINZ ejecuta cuatro Form 2 y tres Form 3 con los que el proyecto se ejecutó con éxito.
AI MAINZ utilizó cuatro impresoras 3D Form 2 y tres Form 3 SLA 3D para completar su proyecto.
La confiabilidad de la Form 2 y la Form 3 permitió a Mahmood y Bajena imprimir en 3D más de 650 segmentos durante el transcurso del proyecto, operando las impresoras 3D SLA continuamente durante este proceso. Se detuvieron solo temporalmente para limpiar y reemplazar los tanques de resina para garantizar que las impresoras puedan continuar funcionando con la mayor precisión y exactitud constante. El equipo de soporte de Formlabs los ayudó en el camino: “Formlabs realmente nos ha ayudado en todo este proceso”, dijo Aliyah Mahmood, quien estaba a cargo del mantenimiento y funcionamiento de las siete impresoras SLA.
Según el nivel de detalle y la altura de los edificios del segmento, una impresión tardaba entre 12 y 24 horas. Primero se imprimió la base respectiva de 12cm x 12cm con una altura de 0,8 a 0,9 cm, seguida de los detalles arquitectónicos.
En total, los segmentos combinados de los modelos de las tres ciudades en escala 1: 1000 tienen las siguientes dimensiones:
Reconstrucción de gusanos 800: 116,7 cm x 108 cm, altura de 0,9 cm a 4,0 cm.
Reconstrucción de gusanos 1250: 116,7 cm x 108 cm, altura de 0,9 cm a 7,9 cm.
Reconstrucción Speyer 800: 252 cm x 159,8 cm, altura de 0,8 cm a 3,3 cm.
Reconstrucción Speyer 1250: 252 cm x 159,8 cm, altura de 0,8 cm a 8,8 cm.
Reconstrucción de Mainz 800: 168 cm x 204 cm, altura de 0,8 cm a 6,6 cm.
Reconstrucción Mainz 1250: 168 cm x 204 cm, altura de 0,8 cm a 7,5 cm.
Las dimensiones y la división de los segmentos se basan en el volumen de construcción de Form 2 y Form 3.
Entre los objetivos del proyecto estaba la visualización de las catedrales romanas alrededor de 1250, que estaban conectadas con los respectivos emperadores, así como con la estructura de la ciudad.
Los estándares arquitectónicos, así como el nivel de detalle requerido, facilitaron la decisión de Mahmood y Bajena de utilizar Formlabs White Resin. Con su color neutro, alta fidelidad de detalles y acabado de superficie mate, ofrece las condiciones ideales sin un posprocesamiento extenso. “White Resin es mucho mejor porque podemos mostrar mejor los detalles y los segmentos son más suaves. Ya tienes un modelo presentable nada más sacarlo de la impresora”, dijo Mahmood.
Mahmood confió en Formlabs White Resin para garantizar modelos presentables desde las impresoras, así como el alto nivel de detalle que requería el proyecto. Los detalles se pueden ver especialmente bien en la catedral romana de Speyer que se muestra en el período de 1250.
El flujo de trabajo para crear modelos a escala
Después de que las piezas impresas en 3D se retiraron de la impresora, cada segmento se sometió a un proceso rutinario que requirió mucha sensibilidad:
1. Lavado
Para eliminar el exceso de resina y preparar los segmentos para su posterior procesamiento, primero se lavó cada segmento en un baño de alcohol isopropílico (IPA) en Formlabs Form Wash.
2. Eliminación de estructuras de soporte
Después de que se quitó el segmento de la plataforma del edificio, las estructuras de soporte se quitaron en dos pasos. Primero, las estructuras más finas en y dentro de los edificios se quitaron cuidadosamente usando el cortador al ras y las pinzas del kit de acabado. Aquí había que prestar especial atención a los tramos con pequeños detalles y aberturas como las catedrales para no romper nada. En el segundo paso, las estructuras gruesas debajo del segmento se eliminaron y nivelaron.
3. Lijado
Para eliminar las marcas de las estructuras de soporte y hacer más visibles los detalles, cada parte se lijó y definió a mano. Se tuvo que tener cuidado de no lijar demasiado para crear una transición visualmente suave de los segmentos individuales.
4. Cuadro
Como acabado final, cada segmento se roció con dos capas de pintura blanca utilizando una pistola rociadora. Esto realzó las superficies de los segmentos y resalta especialmente los pequeños detalles.
Debido a las estructuras finas y los detalles de cada segmento, el posprocesamiento consumió mucho tiempo. Romper o dañar edificios o lijar demasiado automáticamente significaba reimprimir el segmento y perder un tiempo valioso.
De la impresora 3D al Museo Estatal de Mainz
Después de dos años, 650 segmentos y más de 22.000 horas de trabajo, Worms, Speyer y Mainz se juntaron en un paso final en sus respectivos dos períodos de tiempo.
Los visitantes pueden ver y comparar el desarrollo histórico, la reconstrucción física y la impresión de las ciudades medievales en el Laboratorio de Historia Urbana Digital recién inaugurado. El laboratorio híbrido se realizó como parte integral de la exposición estatal “Los emperadores y los pilares de su poder, desde Carlomagno hasta Frederick Barbarroja” por el Programa de Grado en Medios Basados en el Tiempo en la Escuela de Diseño y el Instituto de Arquitectura en la Hochschule Mainz - Universidad de Ciencias Aplicadas, así como la Dirección General de Patrimonio Cultural Renania-Palatinado.
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