MIT e Museum of Fine Arts di Boston: strumenti storici ricostruiti con TAC e stampa 3D
Un gruppo interdisciplinare del Massachusetts Institute of Technology e del Museum of Fine Arts di Boston sta utilizzando la tomografia computerizzata, misure vibrazionali e stampa 3D per creare repliche fisiche e digitali suonabili di strumenti musicali antichi e storici conservati nelle collezioni del museo. Il progetto permette di studiare e far ascoltare strumenti troppo fragili per essere suonati, preservando gli originali e offrendo nuove modalità di ricerca e di esperienza per studiosi, musicisti e pubblico.
Un progetto congiunto tra scienza dei materiali, archeologia e musica
Il lavoro nasce dalla collaborazione tra il Department of Materials Science and Engineering del MIT, il Center for Materials Research in Archaeology and Ethnology, il Music Technology Group del MIT e il dipartimento di strumenti musicali del Museum of Fine Arts di Boston. Tra i protagonisti figurano il postdoc Benjamin Sabatini, specializzato in archeometallurgia e tecniche CT, il musicologo e specialista di pratiche musicali antiche Jared Katz, curatore degli strumenti al museo, e il docente di music technology Mark Rau. Il progetto è sostenuto dal MIT Human Insight Collaborative, che finanzia iniziative ad alto contenuto umanistico e scientifico.
La collezione di strumenti del Museum of Fine Arts di Boston
Il Museum of Fine Arts di Boston possiede una delle collezioni di strumenti musicali più articolate al mondo, avviata nel 1917 e oggi composta da oltre 1.450 strumenti provenienti da sei continenti. Alcuni esemplari risalgono a circa il 1550 a.C., offrendo una panoramica di tecnologie costruttive che attraversano millenni e culture diverse. La collezione comprende strumenti a fiato, a corda e a percussione, tra cui flauti, fischietti precolombiani, liuti europei, strumenti rinascimentali e barocchi oggi troppo delicati per un uso performativo.
Tomografia computerizzata per svelare geometrie e materiali nascosti
Il cuore del progetto è l’impiego della tomografia computerizzata a raggi X, resa possibile anche dalla collaborazione con la società Lumafield, che sviluppa scanner CT industriali. Gli strumenti vengono scansionati in modo non invasivo, ottenendo volumi tridimensionali ad alta risoluzione che rivelano la geometria interna dei canali, le cavità d’aria, gli spessori delle pareti e, in alcuni casi, difetti, porosità e segni di riparazioni storiche. Come in altri studi condotti da Sabatini su manufatti antichi, la CT permette di individuare strutture e discontinuità che sarebbero invisibili con le sole analisi superficiali o con sezioni limitate.
Dai dati CT al modello digitale: simulazione del comportamento acustico
I volumi CT vengono convertiti in mesh tridimensionali su cui il team esegue analisi numeriche per studiare il comportamento vibrazionale e acustico degli strumenti. Su modelli fisici o su repliche parziali, i ricercatori applicano una piccola forza controllata tramite un martello strumentato, mentre un vibrometro laser Doppler misura le vibrazioni superficiali. Questi dataset alimentano simulazioni numeriche che permettono di correlare geometria interna, distribuzione delle masse e risposta in frequenza, fornendo una base scientifica per comprendere quale fosse il timbro originale e come piccole variazioni costruttive influenzino l’emissione sonora.
Stampa 3D e stampi per repliche suonabili
A partire dai modelli digitali, il team realizza repliche fisiche con diverse tecniche additive e di colata. Molte repliche iniziano come prototipi stampati in 3D, utilizzati sia per test sonori preliminari, sia come master per stampi destinati a versioni in materiali più vicini all’originale, come ceramica o legno. Per gli strumenti in ceramica, la stampa 3D consente di produrre forme complesse che poi vengono trasferite in stampi per colata, mentre per gli strumenti lignei sono coinvolti liutai locali per lavorare legni di grande qualità a partire da modelli derivati dalla tomografia computerizzata.
Il caso studio dei fischietti Paracas del Perù
Tra gli esempi più citati nel progetto figurano i fischietti Paracas, piccoli aerofoni ceramici provenienti dal Perù e datati tra il 600 e il 175 a.C. Una replica stampata in 3D di uno di questi fischietti è stata presentata durante un evento annuale del MIT dedicato ai progetti interdisciplinari, mostrando come sia possibile riprodurre non solo la forma ma anche il comportamento acustico originario. La possibilità di suonare le repliche permette a musicologi e archeologi di indagare scale, intervalli e funzioni rituali di questi strumenti, senza sottoporre a sollecitazioni gli originali museali.
Obiettivi quantitativi del progetto e prospettive per i musei
Finora il team ha scansionato circa 30 strumenti della collezione del museo di Boston, con l’obiettivo dichiarato di arrivare ad almeno 100 strumenti documentati e, per una parte di essi, replicati in forma digitale e fisica. L’iniziativa punta a trasformare il modo in cui i musei presentano gli strumenti musicali, permettendo al pubblico di vedere gli originali ma interagire con copie suonabili o ascoltare ricostruzioni sonore basate su dati sperimentali. In prospettiva, la stessa combinazione di tomografia, analisi acustica e stampa 3D potrebbe essere applicata ad altre collezioni internazionali, creando archivi sonori comparabili tra istituzioni.
Formazione, divulgazione e coinvolgimento degli studenti
Il progetto coinvolge attivamente studenti attraverso programmi di ricerca universitari che consentono di lavorare su modellazione digitale, analisi vibro-acustica e gestione dei dati CT applicati a casi reali di strumenti storici. Le repliche stampate in 3D diventano anche strumenti didattici per laboratori e performance, consentendo di integrare contenuti storici e scientifici in corsi di musica, ingegneria e studi sui beni culturali. Le iniziative di divulgazione, comprese dimostrazioni pubbliche e contenuti multimediali, mirano a mostrare come tecniche avanzate di imaging e manifattura digitale possano contribuire alla conservazione e alla fruizione del patrimonio immateriale legato al suono.
