Τρισδιάστατη ψηφιακή απεικόνιση εικαστικών έργων από εύπλαστα υλικά με στόχο τη συντήρηση και διατήρησή τους

Abstract

The inherent propensity of malleable materials to undergo permanent plastic deformation poses one of the most demanding challenges in both physical and digital conservation. The restoration of such deformations remains, to date, only fragmentary documented. Figurines (preparatory models of statues) as primary “witnesses” of intention, morphogenesis, and the creative artistic process, constitute a distinctive category of complex cultural artifacts made of malleable materials. As composite structures of heterogeneous materials, they face a range of challenges that make them ideal objects of study. Organic and inorganic constituents with different ageing mechanisms and rates interact with each other and with the environment, resulting in plastic deformations, distortions, fracture, shrinkage, cracking, displacements, detachments, and chemical degradation. Every intervention entails a risk of information loss; therefore, a strategy emphasizing in minimum necessary intervention and robust documentation prior to any physical action is required. Systematic documentation and conservation of artworks made from malleable materials remain limited. In particular, the capabilities of three-dimensional imaging are not fully leveraged for documenting both the external surface and the internal structure, as well as for restoration planning and validation. In parallel, material analysis is hindered by the diversity of compositions, while the structural stability of such works has not been investigated sufficiently. In response to these lacunae, the dissertation proposes a coherent digital documentation–analysis–restoration framework tailored to the specific needs of malleable materials. The approach begins with comprehensive documentation of the current condition using photogrammetry, three-dimensional scanning, and computed tomography, resulting in the creation of high-fidelity digital models. The digital environment functions as a ‘safe laboratory’ for controlled reassembly of fragments and restoration of plastic deformations, with explicit documentation of all interventions. In parallel, the compositions of the constituent materials are investigated and their structural adequacy is assessed. During digital restoration, techniques and methods from the field of 3D animation are employed, while the process also introduces the notion of “digital test specimens”- experimental objects for testing methods, tools and parameters. The conclusions of this investigation lead to concrete conservation proposals with the potential for application to the physical object. This thesis aims to provide a digital methodological approach characterized by functional simplicity and repeatability. It is primarily based on open-source software, enabling conservators to assess the state of preservation and accurately plan future interventions. The proposed methodological framework is applicable to a broad spectrum of cultural assets—ranging from malleable and flexible materials to complex assemblies, sculptures, reliefs, or two-dimensional artworks— as well as to the reassessment of earlier restoration treatments. This approach minimizes physical handling, enhances scientific transparency, and supports decision-making for future, targeted, and, as far as possible, minimally invasive physical interventions where necessary, with the aim of sustainable preservation and a deeper understanding of cultural heritage artifacts.

Η εγγενής τάση των εύπλαστων υλικών να υφίστανται μόνιμες πλαστικές παραμορφώσεις καθιστά τη συντήρησή τους ιδιαίτερα απαιτητική, με την αποκατάστασή τους να παραμένει μέχρι σήμερα αποσπασματικά τεκμηριωμένη. Τα προπλάσματα, πρωτογενείς μάρτυρες της πρόθεσης, της μορφογένεσης και της δημιουργικής καλλιτεχνικής διαδικασίας, συνιστούν μία ιδιάζουσα κατηγορία σύνθετων πολιτισμικών τεκμηρίων από εύπλαστα υλικά. Ως σύνθετες δομές ετερογενών - εύπλαστων, εύκαμπτων και άκαμπτων - υλικών αντιμετωπίζουν ποικίλες προκλήσεις που τα καθιστούν ιδανικά αντικείμενα μελέτης. Οργανικά και ανόργανα συστατικά με διαφορετικούς μηχανισμούς και ρυθμούς γήρανσης αλληλεπιδρούν μεταξύ τους αλλά και με το περιβάλλον, με συνέπεια πλαστικές παραμορφώσεις, στρεβλώσεις, διάρρηξη υλικού, συρρικνώσεις, ρηγματώσεις, μετατοπίσεις, αποσπάσεις και χημική υποβάθμιση. Κάθε επέμβαση ενέχει κίνδυνο απώλειας πληροφοριών και επομένως απαιτείται μία στρατηγική με έμφαση στην ελάχιστη αναγκαία παρέμβαση και στη στιβαρή τεκμηρίωση πριν από οποιαδήποτε φυσική ενέργεια. Η συστηματική καταγραφή και η συντήρηση έργων τέχνης από εύπλαστα υλικά παραμένουν περιορισμένες. Ειδικότερα, οι δυνατότητες της τρισδιάστατης απεικόνισης δεν αξιοποιούνται πλήρως ούτε για την τεκμηρίωση της εξωτερικής επιφάνειας και της εσωτερικής δομής, αλλά ούτε και στον σχεδιασμό και έλεγχο της αποκατάστασης. Παράλληλα, η ανάλυση των υλικών δυσχεραίνεται από την ύπαρξη ποικίλων συνθέσεων, ενώ η στατική επάρκεια των έργων δεν έχει μελετηθεί επαρκώς. Ανταποκρινόμενη στα κενά αυτά, η διατριβή προτείνει ένα συνεκτικό πλαίσιο ψηφιακής τεκμηρίωσης - ανάλυσης - αποκατάστασης, προσαρμοσμένο στις ανάγκες των εύπλαστων υλικών. Αφετηρία της προσέγγισης αποτελεί η όσο το δυνατόν πληρέστερη τεκμηρίωση της υφιστάμενης κατάστασής τους με μεθόδους φωτογραμμετρίας, τρισδιάστατης οπτικής σάρωσης και αξονικής τομογραφίας, και η δημιουργία ψηφιακών μοντέλων υψηλής πιστότητας. Το ψηφιακό περιβάλλον λειτουργεί ως ένα «ασφαλές εργαστήριο» ελεγχόμενης ανάταξης θραυσμάτων και αποκατάστασης πλαστικών παραμορφώσεων, με ρητή σήμανση των παρεμβάσεων ενώ παράλληλα, διερευνώνται οι συνθέσεις των υλικών κατασκευής και αξιολογείται η δομική επάρκειά τους. Κατά την ψηφιακή αποκατάσταση αξιοποιούνται τεχνικές και μέθοδοι από το πεδίο του 3D animation, ενώ στη διαδικασία εισάγεται η έννοια των ψηφιακών δοκιμίων - αντικείμενα συστηματικού πειραματισμού και ελέγχου των μεθόδων και των παραμέτρων. Τα συμπεράσματα της διερεύνησης καταλήγουν σε συγκεκριμένες προτάσεις με δυνατότητα εφαρμογής στο φυσικό αντικείμενο. Η παρούσα διατριβή αποσκοπεί στην παροχή μιας μεθοδολογίας ψηφιακής προσέγγισης, η οποία χαρακτηρίζεται από λειτουργική απλότητα και δυνατότητα αναπαραγωγής. Βασίζεται κυρίως σε λογισμικά ανοιχτού κώδικα, επιτρέποντας στους συντηρητές να αξιολογούν την κατάσταση διατήρησης και να σχεδιάζουν με ακρίβεια τις μελλοντικές τους ενέργειες. Το προτεινόμενο μεθοδολογικό πλαίσιο βρίσκει εφαρμογή σε ένα ευρύ φάσμα πολιτιστικών τεκμηρίων —από εύπλαστα και εύκαμπτα υλικά έως σύνθετα σύνολα, ολόγλυφα, ανάγλυφα ή επίπεδα έργα τέχνης— καθώς και στην μελέτη και επαναπροσέγγιση προγενέστερων συμπληρώσεων και αποκαταστάσεων. Η προσέγγιση αυτή περιορίζει τον φυσικό χειρισμό, ενισχύει την επιστημονική διαφάνεια και υποστηρίζει τη λήψη αποφάσεων για μελλοντικές, στοχευμένες, και κατά το δυνατόν ελάχιστα παρεμβατικές φυσικές ενέργειες όπου αυτές είναι αναγκαίες, με στόχο τη βιώσιμη διατήρηση και τη βαθύτερη κατανόηση των πολιτιστικών τεκμηρίων.