Hoe kunnen we cultureel erfgoed beschermen en behouden? Onderzoekers van 16 Fraunhofer-instituten werken samen aan het cultureel erfgoedproject van de raad van bestuur om de technologieën te ontwikkelen die hiervoor nodig zijn.

Of het nu zichtbaar is in historische tempels, oude standbeelden, of schilderijen van de grote meesters, cultureel erfgoed moet behouden blijven. Maar het in stand houden van historische kunstschatten is niet alleen de verantwoordelijkheid van restauratoren; deze taak vraagt ​​om onderzoek en de hightech oplossingen die het kan bieden. Een blik in enkele van de Fraunhofer-labs onthult talloze onderzoekers die aan precies dit soort oplossingen werken.

In totaal werken 16 Fraunhofer-instituten mee aan het onderzoeksproject cultureel erfgoed, samen met hun partners, de Staatskunstcollecties van Dresden en de Saksische Staats- en Universiteitsbibliotheek Dresden (SLUB). De raad van bestuur van Fraunhofer ondersteunt het project met € 1,5 miljoen aan financiering. "Dat maakt het een van de grootste Duitse onderzoeksprojecten op het gebied van cultureel erfgoed, " zegt dr. Johanna Leissner, de in Brussel gevestigde coördinator van het project van de raad van bestuur en woordvoerster van de Research Alliance Cultureel Erfgoed. De projectresultaten werden afgelopen september gepresenteerd op het slotevenement in Dresden – als bijdrage van de Fraunhofer-Gesellschaft aan het Europees Jaar van het Cultureel Erfgoed.

3D-digitalisering op een lopende band

Een manier om ons cultureel erfgoed voor het nageslacht te bewaren, is door kunstwerken in 3D te digitaliseren, zodat ze op elk moment kunnen worden gebruikt, zelfs parallel:terwijl onderzoeksteams online een gedigitaliseerde tempel onderzoeken, museumbezoekers over de hele wereld kunnen tegelijkertijd virtueel door het eeuwenoude gebouw wandelen.

Tot nu, deze 3D-digitalisering was een tijdrovende onderneming. "Nutsvoorzieningen, Voor de eerste keer, onze CultLab3D geautomatiseerde scanfaciliteit maakt het mogelijk om hele museumcollecties over te zetten naar de digitale wereld, " legt Pedro Santos uit, afdelingshoofd van het Fraunhofer Institute for Computer Graphics Research IGD in Darmstadt. Scan gewoon de QR-code van een object en leg het stuk op een dienblad - de rest gebeurt automatisch. Het resultaat is een driedimensionale digitale replica, en het wordt met een vrij hoge snelheid geproduceerd:elke vijf minuten kan een nieuw artefact worden gedigitaliseerd. Negen camera's fotograferen het object van meerdere kanten.

Speciale software verwerkt deze beelden om de driedimensionale digitale replica te genereren. Deze methode werkt ook met grote beelden, hoewel het dan handmatig moet worden uitgevoerd in plaats van automatisch. Zo digitaliseerden de Fraunhofer IGD-onderzoekers het Pergamon-altaar – met behulp van een lichtgewicht laserscanner. Nu gaan de onderzoeksteams nog een stap verder:"In de toekomst we zullen niet alleen de geometrie weergeven, textuur en optische materiaaleigenschappen – kortom, de buitenkant van een object – maar omvat ook de binnenkant, " zegt Constanze Fuhrmann, wetenschapper en coördinator van het deelproject "Sculptures:Novel damage and material analysis in 3-D" bij Fraunhofer IGD. "De gegevens over het interieur en exterieur van een object, verkregen met behulp van verschillende technologieën, uniform worden gecombineerd tot een 3D-model dat vervolgens in 3D in de ruimte voor de monitor wordt gevisualiseerd." Deze eerste combinatie van digitale Fraunhofer-methoden maakt volledig nieuwe schade- en materiaalanalyses in 3D mogelijk (zie box "3-D digitale analyse van materiaal en schade").

3D-digitalisering ontmoet echografie

Bijvoorbeeld, de experts breidden de CultLab3D-aanpak uit met een ultrasone analyse. "Met andere woorden, in de digitale weergave, de restaurateurs kunnen inzoomen op het interieur van het object, zodat ze direct kunnen zien of er verborgen instabiliteiten zijn, corrosie of gaten, " zegt Peter-Karl Weber, een groepsmanager bij het Fraunhofer Institute for Biomedical Engineering IBMT. Bovendien, deze analyses kunnen nu in slechts enkele seconden worden voltooid.

Dit wordt mogelijk gemaakt door een elastische riem die aan het object is bevestigd. "Aan elke band is een ultrasone transducer bevestigd. Met speciale elektronica kunnen deze transducers schakelen tussen zender en ontvanger. Nu, in plaats van de ultrasone transducer voortdurend te moeten verplaatsen, men hoeft alleen de riem op het kunstwerk te plaatsen. Dankzij QR-codes op de transducers, een camera kan de positie identificeren waarop het ultrasone tomogram is opgenomen, en software voegt de ultrasone beelden in de digitale scan.

Voor echografisch onderzoek, artsen brengen een gel aan op de huid van patiënten om de ultrasone golven in het lichaam over te brengen, maar deze gel zou kunstwerken beschadigen. Onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP ontwikkelen daarom een ​​materiaal dat drooggekoppeld ultrasoon testen mogelijk maakt. Dit materiaal heeft dezelfde eigenschappen als de gel en kan worden verwijderd zonder resten achter te laten.

Geëmailleerd goud in de Green Vault

De Groene Kluis in het kasteel van Dresden is een van de beroemdste musea in Saksen. Het herbergt ook de filigraan geëmailleerde goudschatten van hofjuwelier Dinglinger die het hof van India's grote mogol voorstellen.

Al decenia, de stukken werden tentoongesteld in vitrines die, buiten medeweten van het museum, ontgassen veel schadelijke stoffen. Als resultaat, het ingewikkelde en-ameling begon geleidelijk af te pellen. De fragmenten zijn zorgvuldig verzameld, maar hoe zouden restaurateurs ze weer kunnen bevestigen? Elk geschikt conserveringsmateriaal moet aan zeer strenge eisen voldoen:het moet transparant zijn, zeer duurzaam en hebben vergelijkbare eigenschappen als glas, en het moet ook email en metaal stevig hechten.

"Bij het Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC in Würzburg hebben we twintig jaar geleden een geschikt materiaal ontwikkeld:email ORMOCER, " legt Dr. Gerhard Schottner uit, die daar de afdeling glasonderzoek leidt. Naast de geschiktheid voor het duurzaam bewaren van geëmailleerde schatten, het kan ook ivoor en bergkristal permanent hechten, zoals werd ontdekt in het restauratielaboratorium van de Dresden State Art Collections. Helaas, door de jaren heen, de door industriële bronnen aangeleverde grondstoffen in de vereiste kwaliteit niet meer beschikbaar waren, en zelfs de kleinste onzuiverheden kunnen leiden tot verschillen in de synthese van deze silicium-organische verbindingen. Dus wat nu? "We hebben het beste materiaal nodig voor het behoud van cultureel erfgoed, maar de benodigde hoeveelheden zijn vrij klein, ", legt Schottner uit. Dit maakt materiaalontwikkeling en verkoop onrendabel voor bedrijfsgerichte bedrijven. Het directieproject en de financiering van de Duitse federale milieustichting boden een uitweg uit dit dilemma. Het ISC-team analyseerde de grondstoffen en de afzonderlijke stappen in hun productie tot in het kleinste detail van de chemische reacties, inclusief vocht- en temperatuurniveaus, en onderzocht de impact van de verschillende oplosmiddelen op het eindproduct. Nu is het proces bijna voltooid:het materiaal bevindt zich in de laatste testfase, en de verantwoordelijke restaurateur, Rainer Richter uit de Staatskunstcollecties van Dresden, is uitermate tevreden.