研究前沿
三星堆金面罩保护修复的全流程数字化应用
摘要: 三星堆金面罩保护修复的全流程数字化应用三星堆博物馆2026年3月2日 20:31四川6人摘要：三星堆遗址出土的十余件金面罩均变形严重，长期以来并未得到有效保护修复。为探索行之有效的金面罩保护修复方法，将三维建模、数字测量、模拟比对、3D打印等数字技术深度融合到保护修复过程中，不仅破解了金面罩与青铜头像的匹配难题，辅助考古研究，也使矫形过程能够 ...
三星堆金面罩保护修复的全流程数字化应用三星堆博物馆 2026年3月2日 20:31 四川 6人摘要：三星堆遗址出土的十余件金面罩均变形严重，长期以来并未得到有效保护修复。为探索行之有效的金面罩保护修复方法，将三维建模、数字测量、模拟比对、3D打印等数字技术深度融合到保护修复过程中，不仅破解了金面罩与青铜头像的匹配难题，辅助考古研究，也使矫形过程能够遵从“原工艺”，践行“真实性”原则。定制的预防性保护支具，切实助力金面罩的保存与展陈。数字技术融入金面罩的研究、保护、展示全流程，拓宽了文物保护路径。
引言
2020年，四川省文物考古研究院根据“古蜀文明保护传承工程”实施方案，重新启动了三星堆遗址一、二号坑所在区域的新一轮考古发掘工作[1]，新发现三至八号坑，出土以金面具[2]、鸟形金饰等[3]为代表的诸多黄金质地文物。该批金质文物，均变形严重，若不进行科学修复，就连基础研究都难以开展。然而，对于如金面罩这类薄片状易变形文物的矫形修复，却备受争议。这是由于金材料具有极高的延展性和柔韧性，若无充分参考依据，修复人员很难完成客观、准确的逆向矫形。因此，金面罩矫形修复的关键在于确认“原型”，把握“尺度”。
据既往二号坑出土金面罩人头像可知，金面罩原本应覆于青铜头像表面（图1），属青铜头像的“附件”[4]。理论上，可以找到与金面罩完全相符的青铜头像，作为矫形参照。现有资料表明，1986年发现的一号、二号坑共出土57件青铜人头像[4]，新发现的三至八号坑中更是出土134件青铜头像[5-8]，大部分头像未覆金面罩，它们尺寸相近，形态相似，细节差异不甚明显。要想从众多青铜头像中，追溯某金面罩的“原配”青铜头像，极为困难。受制于“无凭无据”，独立出土的金面罩未能开展有效修复，基本保持出土状态（图2）。三星堆金面罩保护修复，亟待引入破局的新方法、新技术。
图1 三星堆遗址出土金面罩人头像（K2②:214）
图2 三星堆遗址出土金面罩（k1:282）
20世纪80年代，数字技术开始应用于我国文物保护领域。40年来，数字技术不断创新迭代，持续赋能文物研究与保护，各类应用雨后春笋一般涌现。例如依托Agisoft Photoscan软件，建立的多视角影像三维重建方法[9]。以及通过3D打印等数字技术制备残缺文物的补配件[10-11]或复原件。近些年，以熔融沉积和光固化3D打印为代表的数字制造技术在国内外有多项创新应用，实现了超大体量石窟1:1复原展示[12]，以及陶瓷文物的信息采集、辅助拼对、支具制备等[13]。文物数字化不再局限于数据采集，而是扩充、延展到文物本体保护领域。
总体看，数字技术在文化遗产方面的应用主要是三维扫描采集信息、三维虚拟建模、数字打印输出三个方面，多数文物数字化应用属于解决某一具体问题的单一技术实践，少有全流程多方法的文物数字化应用。
研究团队分析了三星堆出土金面罩的修复难点和数字技术发展现状，将多种数字技术引入金面罩保护修复全过程中。以三维建模为依托，进行虚拟比对，解决三星堆金面罩修复“无凭无据”的问题；同时利用3D打印实现数字翻模，并以此实现符合“原工艺”的矫形和修复；再借助数字制造技术，针对修复后的金面罩开发预防性保护支具，进一步推动文物的展示与利用。
对象
本研究选取祭祀区三号坑、八号坑出土的金面罩共3件（编号分别为K3QW-474、K8⑨-10、K8⑨-16）（图3），探索三星堆出土金面罩保护修复新路径。三件金面罩出土时，保存情况极差，整体呈扁平状，均经过折叠、挤压、扭曲，变形严重，仅可识别“眼眶”“咧嘴”“三角鼻”等特征。经X荧光光谱分析，三件金面罩的基体均为金银合金，且主要成分相近，金含量约85%，银含量约14%，另伴有少量铜铁铅等杂质。金面罩较高的金银含量，预示着具有一定柔韧性，这是矫形工作能够顺利开展的必要条件。
图3 金面罩出土时状态
保护修复流程
针对金面罩的基本情况和技术困局，设计将数字技术引入金面罩的保护修复方案。以三维建模、数字测量解决金面罩与青铜头像配型问题，以3D打印解决翻模和矫形问题，最后再通过力学分析和3D打印，实现预防性支具的定制。在数字技术加持下，金面罩的矫形修复有凭有据，修复后能够稳定安置，并满足展示利用的切实需求。基本流程总结如图4。
图4 金面罩保护修复流程示意图
鉴于三件金面罩的保护修复工作各有侧重，以K8⑨-10为例，介绍数据采集、三维建模、模拟比对、数字翻模、深度矫形的过程，以K8⑨-16、K3QW-474为例，介绍开发预防性保护支具的过程。
保护修复实践
三维扫描与建模，贯穿保护修复多个环节，是模拟比对、数字翻模、深度矫形、定制预防性保护支具的基础与核心。
1.初步矫形与信息采集
为了纠正金面罩因挤压、折叠等造成的主要变形，将叠压包裹在内的信息显露出来，研究团队凭借金属文物矫形经验，实施了必要的前期清理与矫形。金面罩随矫形逐步展开，其人面特征逐渐展现，最终呈平面状态的人面形象（图5a）。文物保护修复倡导“真实性”原则，矫形必须“有凭有据”。目前金面罩未能确认“原配”的青铜头像，矫形修复只能止步于此。
图5 初步矫形后与三维扫描建模记录过程
需要说明的是，金面罩保护修复可作为典型的文物保护案例，为更好宣传和推广“文物保护成果”，在保护修复实践中，应注重采集和整理适合的保护修复过程资料。在初步矫形的主要阶段，同步开展三维扫描与建模，力求以可视化的三维效果复现金面罩初步矫形全过程（图5b），生动赋能文物保护主题展陈，“讲好文物保护故事”。
2.模拟比对
根据金面罩原本依附于青铜头像，可知理论上存在与金面罩十分贴合的“原配”青铜头像。但三星堆出土的青铜头像不仅数量大，而且形态相近，传统测量方法难以准确比对。目前，基于三维扫描建模的数字测量，因其在精度、纹理等方面表现出的适应性和准确度，在文物测绘和虚拟复原等方面已有诸多成功应用[14-15]。这无疑为寻找金面罩“原配”青铜头像，解决金面罩矫形修复“无依无据”问题提供了思路。遗憾的是，大多数青铜头像未开展清理，表面附着的填土、硬结物等，严重遮掩了形貌信息。现阶段要梳理比对150余件青铜头像并不现实。本研究重在方法探索，尽可能从可观察和采集到具体数据的20余件青铜头像中，选择相似度高的，并借助数字技术进行计算比对，初步确认金面罩“原配”青铜头像。以下为数字测量和模拟比对过程。
根据完成初步矫形金面罩的形貌特征，将耳、鼻、眉、眼、额，作为主要比对部位（图6），并确认了以下特征线段：耳内郭凸起纹饰连线、鼻尖与鼻跟连线、鼻根两端连线、眉底两端连线、上眼睑两端连线、下眼睑两端连线、额顶弧形两端连线。运用Freeform Plus软件，精确抓取金面罩、青铜头像在耳、鼻、眉、眼、额部位的上述特征线段，并计算其长度。需要注意的是，金面罩由于被破坏，部分特征线段由多段组成。另通过对几件金面罩未脱落的青铜头像的细致考察，发现金面罩贴覆于青铜头像时，其边缘会“包镶”在青铜头像上（图7）。换言之，金面罩边缘特征线实际上并不与青铜头像形貌的特征线完全重叠，所以理论上二者特征线段并不完全贴合。
图6 选取青铜头像与金面罩三维模型的特征部位
图7 金面罩包镶在青铜头像上
采用式（1）计算方法评估特征线段贴合度：
根据形态特征初选了多件青铜头像，进行模拟比对，其中编号为K8⑨-708的青铜头像的每一处特征线段与金面罩的贴合度都在92%以上，平均贴合度更是高达96.7%（结果详见表1），远高于初选的其它青铜头像。由此，可初步认为K8⑨-708大概率为K8⑨-10金面罩的“原配”青铜头像。诚然，理论上应对更多青铜头像开展模拟对比，目前受样品和技术成本所限，参考青铜头像绝对数量并不充分，现阶段的数字测量仅属于方法探索，其结果仅作为参考，不排除未来找到更为贴合的青铜头像的可能性。
表1 特征线段测量与计算结果
注： 金面罩一些特征线段分为多段，需整合后再计算。
3. 数字翻模与深度矫形
已有研究表明，金面罩是由“金箔在铜头像上锤拓而成，保持了铜头像的面部特征”[4]，受此启发，拟将已确认的“原配”青铜头像，进行数字翻模，并以此模具作为依托，以“锤”“拓”等形式实施深度矫形，尽可能还原“原工艺”流程。
考虑到数字翻模的模具将作为金面罩深度矫形时的底衬，在矫形过程中，“锤”“拓”等操作都将作用于模具上，这就要求模具兼具强度和韧性，既不能稍加外力就变形损坏，也不能过于坚致硬脆，缺乏缓冲。综合评估当前数字翻模及3D打印技术相关材料后，选择性能合适的光敏树脂制备了青铜头像模具。
将已完成初步矫形的金面罩，正对青铜头像模具，覆于其上。以眉心、内眼角、鼻为中轴对齐模具，固定相对位置，再手持金面罩侧面，缓慢窝折，使之脸颊逐渐与模具贴合，从而达到立体形态。此后，不断调整错位之处，让耳、眉、弧顶、嘴等主要部位均与模具吻合，最后使用似“锤”“拓”的技法，借助工具的挤压和赶辗，消除表面褶皱与变形，最大程度减少二者贴合面间的空隙，使二者贴合更为紧密，确保了金面罩与模具保持较高一致性（图8）。但从最后的“贴覆”结果看，下颌、额顶稍有错位，可见前期通过模拟比对的方式确认的青铜头像并非“原配”。
图8 依托数字模具进行深度矫形
总体贴合度较高，可认为金面罩的矫形工作是较为成功的。
以数字模具作底衬完成矫形，有效规避了在青铜头像原件上矫形对文物产生的不良影响，而采用“锤”“拓”方式进行矫形，本质上与“金箔在铜头像上锤拓”形成金面罩的过程相近，最后金面罩与模具的总体贴合度也较高，标志着依托数字技术开展的“配型”“深度矫形”是较为成功的。图9直观反映出金面罩出土状态、初步矫形展开状态、依托数字模具完成深度矫形的状态，修复效果符合预期。
图9 金面罩保护修复不同阶段照片
4.定制预防性保护支具
完成深度矫形的金面罩并未“贴回”青铜头像，主要基于两个原因：一是数字模拟的结果并不完全可靠，金面罩与“配型”的青铜头像并非“原配”。二是金面罩的剥离状态能够揭示历史信息，具有考古研究意义。
鉴于以上考虑，为进一步优化保护修复后的金面罩保存和展示条件，对深度矫形后的金面罩进行了三维建模（图10a），并通过软件计算适当增加厚度以增强结构强度，得到等比例支具三维模型（图10b）。根据不同面罩的具体情况，针对性开发适宜的支具类型。K8⑨-16金面罩因腐蚀严重，金属韧性和结构强度降低，适合仰面安置在保护性支具上。而K3QW-474金面罩结构强度较高，可正面安置。通过ANSYS软件模拟受力，计算支撑力反馈（图10c），结果显示支具支撑力均匀，金面罩只在局部出现轻微应力集中（图10d），总体支撑性良好。最后选用透明度高的光敏树脂[16]作为3D打印材料，制备预防性保护支具。通过在镂空处增设“微型挂钩”，金面罩可稳固挂靠在定制支具上（图11），无需粘接剂，便于安装与拆卸，符合“最小干预”和“可逆性”原则。支具透明，便于观察金面罩内面信息，重心稳定结构稳固，满足文物保护和展示需求。
图10 三维扫描建模及局部受力图
图11 定制保护性支具使用效果
结论
业界大量案例证实，数字技术在文化遗产研究、记录、保护、利用等方面起到了至关重要的作用。很多数字技术应用案例为解决某一具体问题的单一应用实践，少有针对同一类文物开展的多种数字技术融合应用。三星堆金面罩的保护修复，以科学研究为导向，充分运用数字手段，挖掘文物内在信息，深度融合三维建模、模拟比对、3D打印等数字技术完成科学严谨的保护修复。数字测量和量化的模拟对比，破解了金面罩原型难觅的困局，不仅提高了保护修复的科学性，也为文物研究提供科学表征。基于数字翻模开展的矫形修复，遵循“原工艺”，准确反映文物“x原貌”，充分践行“真实性”原则。同时，考虑到展示利用需要，在金面罩完成深度矫形后，制备的预防性保护支具，切实助力保存与展陈。三星堆金面罩的保护修复，汇聚多项数字技术，形成了集“研究、保护、展陈”于一体的全流程文物数字化解决方案，拓宽了文物保护技术路径，为同类工作提供技术借鉴。
向上滑动阅读注释
[1]冉宏林.三星堆遗址考古工作九十年[J].中华文化论坛，2023(4)：112-120.
[2]雷雨，黎海超，李玉牛，等.三星堆遗址祭祀区五号坑出土金面具[J].四川文物，2022(2)：107-118.
[3]冉宏林，雷雨，赵昊，等.四川广汉市三星堆遗址祭祀区[J].考古，2022(7)：15-33.
[4]四川省文物考古研究所.三星堆祭祀坑[M].北京：文物出版社，1999：178-182，352.
[5]徐斐宏，冉宏林，雷雨.四川广汉市三星堆遗址祭祀区三号坑发掘简报[J].四川文物，2024(4)：4-20.
[6]许丹阳，傅悦，王瑞，等.四川广汉市三星堆遗址祭祀区四号坑发掘简报[J].四川文物，2024(1)：4-20.
[7]黎海超，冉宏林，雷雨.四川广汉市三星堆遗址祭祀区七号坑发掘简报[J].四川文物，2025(1)：25-45.
[8]赵昊，冉宏林，雷雨.四川广汉市三星堆遗址祭祀区八号坑发掘简报[J].四川文物，2024(4)：21-42.
[9]刘建国.可移动文物的多视角影像三维重建[J].考古，2016（12）：97-103.
[10]张珮琛.结合3D打印铸造的青铜器可拆卸式修复研究[J].文物保护与考古科学，2021，33(3)：1-9.
[11]杨蕴，江小民，李佳，等.景德镇御窑遗址出土青花绣墩的考古修复新方法研究[J].文物保护与考古科学，2021，33(6)69-74.
[12]李敏，刁常宇，葛云飞，等.石窟寺文物的数字化保护与利用[J].遥感学报，2021，25（12）：2351-2364.
[13]Liu S Y, Tu Y W, WANG X, et al. Transparent reversible prosthesis, a new way to complete the conservation-restoration of a Black Ding bowl with application of 3D technologies[J]. Heritage Science, 2022, 10(1):1-14.
[14]陈春生.三维激光扫描技术在文物遗址数字化测绘中的应用研究[J].中国高新科技，2021(3)：138-140.
[15]王莹，赵西晨，于翰超，等.西安凤栖原家族墓出土漆箱外形数字化复原研究[J].文物保护与考古科学，2022，34(2)：31-37.
[16]LIEN A,KRISTEL V D,STIJN V,et al. Survey and literature study to provide insights on the application of 3D technologies in objects conservation and restoration [J]. Journal of Cultural Heritage,2021,49:272-288.
作者：鲁海子[四川省文物考古研究院，西南民族大学历史文化学院（旅游学院）]；马燕如（中国国家博物馆）；尹芊雪子（四川省文物考古研究院）；王子萱（山东大学文化遗产研究院）；程岳峰（北京乐石文物修复中心有限公司）；刘晟宇（北京科技大学科技史与文化遗产研究院）
原文刊于：《文物保护与考古科学》2025年第5期
来源丨中国社科院考古所中国考古网
引言
2020年，四川省文物考古研究院根据“古蜀文明保护传承工程”实施方案，重新启动了三星堆遗址一、二号坑所在区域的新一轮考古发掘工作[1]，新发现三至八号坑，出土以金面具[2]、鸟形金饰等[3]为代表的诸多黄金质地文物。该批金质文物，均变形严重，若不进行科学修复，就连基础研究都难以开展。然而，对于如金面罩这类薄片状易变形文物的矫形修复，却备受争议。这是由于金材料具有极高的延展性和柔韧性，若无充分参考依据，修复人员很难完成客观、准确的逆向矫形。因此，金面罩矫形修复的关键在于确认“原型”，把握“尺度”。
据既往二号坑出土金面罩人头像可知，金面罩原本应覆于青铜头像表面（图1），属青铜头像的“附件”[4]。理论上，可以找到与金面罩完全相符的青铜头像，作为矫形参照。现有资料表明，1986年发现的一号、二号坑共出土57件青铜人头像[4]，新发现的三至八号坑中更是出土134件青铜头像[5-8]，大部分头像未覆金面罩，它们尺寸相近，形态相似，细节差异不甚明显。要想从众多青铜头像中，追溯某金面罩的“原配”青铜头像，极为困难。受制于“无凭无据”，独立出土的金面罩未能开展有效修复，基本保持出土状态（图2）。三星堆金面罩保护修复，亟待引入破局的新方法、新技术。
图1 三星堆遗址出土金面罩人头像（K2②:214）
图2 三星堆遗址出土金面罩（k1:282）
20世纪80年代，数字技术开始应用于我国文物保护领域。40年来，数字技术不断创新迭代，持续赋能文物研究与保护，各类应用雨后春笋一般涌现。例如依托Agisoft Photoscan软件，建立的多视角影像三维重建方法[9]。以及通过3D打印等数字技术制备残缺文物的补配件[10-11]或复原件。近些年，以熔融沉积和光固化3D打印为代表的数字制造技术在国内外有多项创新应用，实现了超大体量石窟1:1复原展示[12]，以及陶瓷文物的信息采集、辅助拼对、支具制备等[13]。文物数字化不再局限于数据采集，而是扩充、延展到文物本体保护领域。
总体看，数字技术在文化遗产方面的应用主要是三维扫描采集信息、三维虚拟建模、数字打印输出三个方面，多数文物数字化应用属于解决某一具体问题的单一技术实践，少有全流程多方法的文物数字化应用。
研究团队分析了三星堆出土金面罩的修复难点和数字技术发展现状，将多种数字技术引入金面罩保护修复全过程中。以三维建模为依托，进行虚拟比对，解决三星堆金面罩修复“无凭无据”的问题；同时利用3D打印实现数字翻模，并以此实现符合“原工艺”的矫形和修复；再借助数字制造技术，针对修复后的金面罩开发预防性保护支具，进一步推动文物的展示与利用。
对象
本研究选取祭祀区三号坑、八号坑出土的金面罩共3件（编号分别为K3QW-474、K8⑨-10、K8⑨-16）（图3），探索三星堆出土金面罩保护修复新路径。三件金面罩出土时，保存情况极差，整体呈扁平状，均经过折叠、挤压、扭曲，变形严重，仅可识别“眼眶”“咧嘴”“三角鼻”等特征。经X荧光光谱分析，三件金面罩的基体均为金银合金，且主要成分相近，金含量约85%，银含量约14%，另伴有少量铜铁铅等杂质。金面罩较高的金银含量，预示着具有一定柔韧性，这是矫形工作能够顺利开展的必要条件。
图3 金面罩出土时状态
保护修复流程
针对金面罩的基本情况和技术困局，设计将数字技术引入金面罩的保护修复方案。以三维建模、数字测量解决金面罩与青铜头像配型问题，以3D打印解决翻模和矫形问题，最后再通过力学分析和3D打印，实现预防性支具的定制。在数字技术加持下，金面罩的矫形修复有凭有据，修复后能够稳定安置，并满足展示利用的切实需求。基本流程总结如图4。
图4 金面罩保护修复流程示意图
鉴于三件金面罩的保护修复工作各有侧重，以K8⑨-10为例，介绍数据采集、三维建模、模拟比对、数字翻模、深度矫形的过程，以K8⑨-16、K3QW-474为例，介绍开发预防性保护支具的过程。
保护修复实践
三维扫描与建模，贯穿保护修复多个环节，是模拟比对、数字翻模、深度矫形、定制预防性保护支具的基础与核心。
1.初步矫形与信息采集
为了纠正金面罩因挤压、折叠等造成的主要变形，将叠压包裹在内的信息显露出来，研究团队凭借金属文物矫形经验，实施了必要的前期清理与矫形。金面罩随矫形逐步展开，其人面特征逐渐展现，最终呈平面状态的人面形象（图5a）。文物保护修复倡导“真实性”原则，矫形必须“有凭有据”。目前金面罩未能确认“原配”的青铜头像，矫形修复只能止步于此。
图5 初步矫形后与三维扫描建模记录过程
需要说明的是，金面罩保护修复可作为典型的文物保护案例，为更好宣传和推广“文物保护成果”，在保护修复实践中，应注重采集和整理适合的保护修复过程资料。在初步矫形的主要阶段，同步开展三维扫描与建模，力求以可视化的三维效果复现金面罩初步矫形全过程（图5b），生动赋能文物保护主题展陈，“讲好文物保护故事”。
2.模拟比对
根据金面罩原本依附于青铜头像，可知理论上存在与金面罩十分贴合的“原配”青铜头像。但三星堆出土的青铜头像不仅数量大，而且形态相近，传统测量方法难以准确比对。目前，基于三维扫描建模的数字测量，因其在精度、纹理等方面表现出的适应性和准确度，在文物测绘和虚拟复原等方面已有诸多成功应用[14-15]。这无疑为寻找金面罩“原配”青铜头像，解决金面罩矫形修复“无依无据”问题提供了思路。遗憾的是，大多数青铜头像未开展清理，表面附着的填土、硬结物等，严重遮掩了形貌信息。现阶段要梳理比对150余件青铜头像并不现实。本研究重在方法探索，尽可能从可观察和采集到具体数据的20余件青铜头像中，选择相似度高的，并借助数字技术进行计算比对，初步确认金面罩“原配”青铜头像。以下为数字测量和模拟比对过程。
根据完成初步矫形金面罩的形貌特征，将耳、鼻、眉、眼、额，作为主要比对部位（图6），并确认了以下特征线段：耳内郭凸起纹饰连线、鼻尖与鼻跟连线、鼻根两端连线、眉底两端连线、上眼睑两端连线、下眼睑两端连线、额顶弧形两端连线。运用Freeform Plus软件，精确抓取金面罩、青铜头像在耳、鼻、眉、眼、额部位的上述特征线段，并计算其长度。需要注意的是，金面罩由于被破坏，部分特征线段由多段组成。另通过对几件金面罩未脱落的青铜头像的细致考察，发现金面罩贴覆于青铜头像时，其边缘会“包镶”在青铜头像上（图7）。换言之，金面罩边缘特征线实际上并不与青铜头像形貌的特征线完全重叠，所以理论上二者特征线段并不完全贴合。
图6 选取青铜头像与金面罩三维模型的特征部位
图7 金面罩包镶在青铜头像上
采用式（1）计算方法评估特征线段贴合度：
根据形态特征初选了多件青铜头像，进行模拟比对，其中编号为K8⑨-708的青铜头像的每一处特征线段与金面罩的贴合度都在92%以上，平均贴合度更是高达96.7%（结果详见表1），远高于初选的其它青铜头像。由此，可初步认为K8⑨-708大概率为K8⑨-10金面罩的“原配”青铜头像。诚然，理论上应对更多青铜头像开展模拟对比，目前受样品和技术成本所限，参考青铜头像绝对数量并不充分，现阶段的数字测量仅属于方法探索，其结果仅作为参考，不排除未来找到更为贴合的青铜头像的可能性。
表1 特征线段测量与计算结果
注： 金面罩一些特征线段分为多段，需整合后再计算。
3. 数字翻模与深度矫形
已有研究表明，金面罩是由“金箔在铜头像上锤拓而成，保持了铜头像的面部特征”[4]，受此启发，拟将已确认的“原配”青铜头像，进行数字翻模，并以此模具作为依托，以“锤”“拓”等形式实施深度矫形，尽可能还原“原工艺”流程。
考虑到数字翻模的模具将作为金面罩深度矫形时的底衬，在矫形过程中，“锤”“拓”等操作都将作用于模具上，这就要求模具兼具强度和韧性，既不能稍加外力就变形损坏，也不能过于坚致硬脆，缺乏缓冲。综合评估当前数字翻模及3D打印技术相关材料后，选择性能合适的光敏树脂制备了青铜头像模具。
将已完成初步矫形的金面罩，正对青铜头像模具，覆于其上。以眉心、内眼角、鼻为中轴对齐模具，固定相对位置，再手持金面罩侧面，缓慢窝折，使之脸颊逐渐与模具贴合，从而达到立体形态。此后，不断调整错位之处，让耳、眉、弧顶、嘴等主要部位均与模具吻合，最后使用似“锤”“拓”的技法，借助工具的挤压和赶辗，消除表面褶皱与变形，最大程度减少二者贴合面间的空隙，使二者贴合更为紧密，确保了金面罩与模具保持较高一致性（图8）。但从最后的“贴覆”结果看，下颌、额顶稍有错位，可见前期通过模拟比对的方式确认的青铜头像并非“原配”。
图8 依托数字模具进行深度矫形
总体贴合度较高，可认为金面罩的矫形工作是较为成功的。
以数字模具作底衬完成矫形，有效规避了在青铜头像原件上矫形对文物产生的不良影响，而采用“锤”“拓”方式进行矫形，本质上与“金箔在铜头像上锤拓”形成金面罩的过程相近，最后金面罩与模具的总体贴合度也较高，标志着依托数字技术开展的“配型”“深度矫形”是较为成功的。图9直观反映出金面罩出土状态、初步矫形展开状态、依托数字模具完成深度矫形的状态，修复效果符合预期。
图9 金面罩保护修复不同阶段照片
4.定制预防性保护支具
完成深度矫形的金面罩并未“贴回”青铜头像，主要基于两个原因：一是数字模拟的结果并不完全可靠，金面罩与“配型”的青铜头像并非“原配”。二是金面罩的剥离状态能够揭示历史信息，具有考古研究意义。
鉴于以上考虑，为进一步优化保护修复后的金面罩保存和展示条件，对深度矫形后的金面罩进行了三维建模（图10a），并通过软件计算适当增加厚度以增强结构强度，得到等比例支具三维模型（图10b）。根据不同面罩的具体情况，针对性开发适宜的支具类型。K8⑨-16金面罩因腐蚀严重，金属韧性和结构强度降低，适合仰面安置在保护性支具上。而K3QW-474金面罩结构强度较高，可正面安置。通过ANSYS软件模拟受力，计算支撑力反馈（图10c），结果显示支具支撑力均匀，金面罩只在局部出现轻微应力集中（图10d），总体支撑性良好。最后选用透明度高的光敏树脂[16]作为3D打印材料，制备预防性保护支具。通过在镂空处增设“微型挂钩”，金面罩可稳固挂靠在定制支具上（图11），无需粘接剂，便于安装与拆卸，符合“最小干预”和“可逆性”原则。支具透明，便于观察金面罩内面信息，重心稳定结构稳固，满足文物保护和展示需求。
图10 三维扫描建模及局部受力图
图11 定制保护性支具使用效果
结论
业界大量案例证实，数字技术在文化遗产研究、记录、保护、利用等方面起到了至关重要的作用。很多数字技术应用案例为解决某一具体问题的单一应用实践，少有针对同一类文物开展的多种数字技术融合应用。三星堆金面罩的保护修复，以科学研究为导向，充分运用数字手段，挖掘文物内在信息，深度融合三维建模、模拟比对、3D打印等数字技术完成科学严谨的保护修复。数字测量和量化的模拟对比，破解了金面罩原型难觅的困局，不仅提高了保护修复的科学性，也为文物研究提供科学表征。基于数字翻模开展的矫形修复，遵循“原工艺”，准确反映文物“x原貌”，充分践行“真实性”原则。同时，考虑到展示利用需要，在金面罩完成深度矫形后，制备的预防性保护支具，切实助力保存与展陈。三星堆金面罩的保护修复，汇聚多项数字技术，形成了集“研究、保护、展陈”于一体的全流程文物数字化解决方案，拓宽了文物保护技术路径，为同类工作提供技术借鉴。
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作者：鲁海子[四川省文物考古研究院，西南民族大学历史文化学院（旅游学院）]；马燕如（中国国家博物馆）；尹芊雪子（四川省文物考古研究院）；王子萱（山东大学文化遗产研究院）；程岳峰（北京乐石文物修复中心有限公司）；刘晟宇（北京科技大学科技史与文化遗产研究院）
原文刊于：《文物保护与考古科学》2025年第5期
来源丨中国社科院考古所中国考古网