古代都市を元にした3D再構築は、考古学者、（美術）歴史家、建築家にとって重要な意味があります。都市を説明するためだけでなく、歴史的な出来事をよりよく理解し、過去の仮想的なビジュアライゼーションを提示するためにも使用されています。

Worms, Speyer, Mainzの3都市は、いわゆるSchUM citiesと呼ばれる歴史的に貴重な都市であり、その発展も重要な意味があります。中世の神聖ローマ帝国で最も影響力のある共同体の一つとして、これらの都市は帝国権力の柱、社会的・文化的中心地として発展しました。中世の世界をより深く理解するために、ラインラント・プファルツ州文化遺産局は、メッツ前局長の指揮のもと、マインツ応用科学大学建築学部の協力を得て、3都市を立体的に再現することを決定しました。その結果、西暦800年と1250年の都市を再現した6つの大型模型を展示する特別展を開催しました。模型は650以上のパーツで構成され、すべてステレオリソグラフィー（SLA）3Dプリント技術で作成されています。

2つの異なる時代における3つの都市の再現は、650以上のセグメントで構成され、それぞれ12x12cmの大きさでFormlabs Whiteレジンを使用してプリントされました。

ライン川沿いの帝都の発展

マインツ建築研究所（AI MAINZ）は、マインツ応用科学大学（Hochschule Mainz）の研究施設に属しています。学際的な機関として、AI MAINZは建築、（芸術）史、応用コンピュータサイエンスを繋いでいます。

こうした部門の融合は、異なる部門から50人以上が参加した直近のプロジェクトにも表れています。このプロジェクトは、ローマ帝国の衰退が始まった800年頃のWorms, Speyer, Mainzの3都市の発展と、その後の1250年までの発展を可視化する目的で、2018年9月にスタートしました。

ラインラント・プファルツ州文化遺産局の考古学者や（美術）歴史家、考古学的発掘、残された建造物とともに、都市は細部までデジタルで復元されました。「私たちは、都市におけるあらゆる宗教の発展を示したかったのです。どの都市にもユダヤ人地区があり、1250年までには非常に重要なローマ時代の大聖堂があり、それらは皇帝や都市の構造と結びついていました。」と、デジタルと物理的な視覚化およびプロジェクトの実施を担当したチームメンバーの一人、Igor Bajena氏は述べました。

3つの都市をグリッド上のマスに分割しました。その結果、2つの異なる時代を表現する650以上のセグメントが出来上がりました。

SLAに不可欠な細部へのこだわり

セグメントのディテールや精度が要求されるため、SLA 3Dプリンティングが最適な選択肢でした。「ディテールがより見やすく、美観も私たちのニーズに合っています。」と、Bajena氏と一緒に最初から最後までプロジェクトを担当したAliya Mahmood氏は語っています。現在、AI MAINZではForm2が4台、Form3が3台稼働しており、このプロジェクトを成功に導きました。

AI MAINZは、4台のForm 2と3台のForm 3のSLA 3Dプリンタを使用してプロジェクトを完成させました。

Form 2とForm 3の信頼性により、Mahmood氏とBajena氏はプロジェクト期間中に650以上のセグメントを3Dプリントし、この間、SLA 3Dプリンタを連続稼働させることができました。プリンタが最高の精度と一貫した正確さで稼働し続けられるように、レジンタンクの清掃と交換のために一時的に停止しただけです。この間、Formlabsのサポートチームが彼らを支援しました。7台のSLAプリンタのメンテナンスと運用を担当したAliya Mahmood氏は、「Formlabsは、このプロセス全体において、私たちを本当に助けてくれました。」と述べています。

3都市の模型を1:1000の縮尺で組み合わせると、以下のような寸法になります。

Worms 800年式復元 ：116,7 cm x 108 cm、高さ0.9 cmから4.0 cm まで
Worms 1250年式復元：116.7 cm x 108 cm、高さ0.9 cmから7.9 cmまで
Speyer 800年式復元 ：252 cm x 159.8 cm、高さ0.8 cmから3.3 cmまで
Speyer 1250年式復元：252 cm x 159.8 cm、高さ0.8 cmから8.8 cmまで
Mainz 800年式復元  ：168 cm x 204 cm、高さ0.8 cmから6.6 cmまで
Mainz 1250年式復元：168 cm x 204 cm、高さ0.8 cmから7.5 cmまで

寸法とセグメントの分割は、Form 2とForm 3のビルドボリュームを基準にしています。

このプロジェクトの目的のひとつは、1250年頃のローマの大聖堂が、それぞれの皇帝や都市の構造と結びついていることを可視化することでした。

建築的な標準と要求されるディテールのレベルから、Mahmood氏とBajena氏はFormlabs Whiteレジンを使用しました。ニュートラルな色合い、ディテールの忠実度、マットな表面仕上げにより、複雑な後処理をすることなく理想的な状態を実現することができます。「ホワイトレジンは、ディテールがよく見えるし、セグメントもより滑らかです。プリンタから取り出した時点で、すでに見栄えのするモデルが完成しているのです。」とMahmood氏は述べます。

Mahmood氏はFormlabs White Resinを使用することで、プリンタから取り出してすぐに見栄えのするモデル、そしてプロジェクトが要求する高いレベルのディテールを確保する事ができました。そのディテールは、1250年頃のシュパイヤーにあるローマ大聖堂で特によく見ることができます。

スケールモデル制作のワークフロー

3Dプリントされたパーツは、プリンタから取り出された後、セグメント毎にルーチン化された工程があり、非常に繊細さが要求されます。

1. 洗浄
余分なレジンを取り除き、次の加工に備えるために、各セグメントはまずFormlabs Form Washのイソプロピルアルコール（IPA）で洗浄します。
2. サポート材の除去
セグメントをプラットフォームから取り外した後、サポート材を2つのステップで取り外した。まず、仕上げキットのフラッシュカッターとピンセットを使用して、建物上と内部の細かい構造物を慎重に取り除きました。ここでは、大聖堂のような小さなディテールや開口部を持つセグメントには特に注意を払い、何も壊さないようにする必要がありました。第2ステップでは、セグメントの下にある粗いサポート材を取り除き、均一な状態にしました。
3. サンディング
サポート材の跡を消し、細部を見やすくするために、各パーツを手作業でサンディングし、形を整えていきます。このとき、各パーツが滑らかに変化するように、サンディングのしすぎには注意します。
4. 塗装
最終仕上げとして、各パーツにスプレーガンで白い塗料を2回吹き付けました。こうすることで、セグメントの表面がより美しくなり、特に細かいディテールが強調されます。

各セクションの構造やディテールが細かいため、後処理に非常に時間がかかりました。建物を壊したり、傷をつけたり、紙やすりで削りすぎたりすると、その部分を再プリントすることになり、貴重な時間のロスになります。

3Dプリンタからマインツ州立博物館へ

2年間、650セグメント、22,000時間以上の作業を経て、Worms, Speyer, Mainzは、それぞれの2つの時代の最終模型としてまとめられました。

訪問者は、新しくオープンしたデジタル都市史ラボで、中世都市の歴史的発展、物理的再建、造形物を閲覧し、比較することができます。このハイブリッドラボは、マインツ応用科学大学デザイン学部と建築学研究所のタイムベースドメディア学位プログラム、およびラインラント・プファルツ州文化遺産総局の協力により、州展「皇帝とその権力の柱-カール大帝からフリードリヒ・バルバロッサまで」の不可欠な展示物となりました。