Nye digitaliseringsmetoder og restaureringsteknologier til bevarelse af kulturarven

Hvordan kan vi beskytte og bevare kulturarven? Forskere fra 16 Fraunhofer-institutter samarbejder om direktionens kulturarvsprojekt for at udvikle de teknologier, der er nødvendige for denne virksomhed.

Uanset om det er synligt i historiske templer, gamle statuer, eller malerier af de store mestre, kulturarven skal bevares. Men at vedligeholde historiske kunstskatte er ikke kun restauratørernes ansvar – denne opgave kræver forskning og de højteknologiske løsninger, den kan levere. Et blik ind i nogle af Fraunhofers laboratorier afslører adskillige forskere, der arbejder på netop denne slags løsninger.

I alt 16 Fraunhofer-institutter samarbejder om forskningsprojektet om kulturarv, sammen med deres partnere, Dresden State Art Collections og Saxon State and University Library Dresden (SLUB). Fraunhofers direktion støtter projektet med €1,5 millioner i finansiering. "Det gør det til et af de største tyske forskningsprojekter inden for kulturarv, " siger Dr. Johanna Leissner, den Bruxelles-baserede koordinator for direktionsprojektet og talskvinde for Research Alliance Cultural Heritage. Projektets resultater blev præsenteret i september sidste år ved afslutningsarrangementet i Dresden – som et bidrag fra Fraunhofer-Gesellschaft til Det Europæiske År for Kulturarv.

3-D digitalisering på et transportbånd

En måde at redde vores kulturarv for eftertiden er at digitalisere kunstværker i 3-D, så de kan bruges når som helst, selv parallelt:mens forskerhold undersøger et digitaliseret tempel online, museumsgæster over hele verden kan samtidig tage en virtuel spadseretur gennem den gamle bygning.

Indtil nu, denne 3-D digitalisering var en tidskrævende opgave. "Nu, for første gang, vores CultLab3D automatiserede scanningsfacilitet gør det muligt at overføre hele museumssamlinger til den digitale verden, " forklarer Pedro Santos, afdelingsleder ved Fraunhofer Institute for Computer Graphics Research IGD i Darmstadt. Du skal blot scanne et objekts QR-kode og lægge stykket på en bakke – resten sker automatisk. Resultatet er en tredimensionel digital kopi, og det produceres med ret høj hastighed:et nyt artefakt kan digitaliseres hvert femte minut. Ni kameraer fotograferer objektet fra flere sider.

Speciel software behandler disse billeder for at generere den tredimensionelle digitale replika. Denne metode fungerer også med store statuer, selvom det så skal udføres manuelt i stedet for automatisk. Sådan digitaliserede Fraunhofer IGD-forskerne Pergamonalteret – ved hjælp af en letvægts laserscanner. Nu tager forskerholdene det et skridt videre:"I fremtiden, vi vil ikke kun afbilde geometrien, tekstur og optiske materialeegenskaber – kort sagt, et objekts ydre – men vil også omfatte dets indre, " siger Constanze Fuhrmann, videnskabsmand og koordinator for delprojektet "Sculptures:Novel damage and material analysis in 3-D" hos Fraunhofer IGD. "Dataene om et objekts indre og ydre, opnået ved hjælp af forskellige teknologier, vil blive ensartet kombineret for at danne en 3-D-model, der derefter visualiseres i 3-D i rummet foran skærmen." Denne førstegangskombination af digitale Fraunhofer-metoder muliggør helt nye skader og materialeanalyser i 3-D (se boks "3-D digital analyse af materiale og skader").

3-D digitalisering møder ultralyd

For eksempel, eksperterne udvidede CultLab3D-tilgangen til at omfatte en ultralydsanalyse. "Med andre ord, i den digitale repræsentation, restauratorerne kan zoome ind på objektets indre, sætter dem i stand til straks at se, om der er skjulte ustabiliteter, korrosion eller huller, siger Peter-Karl Weber, en gruppeleder ved Fraunhofer Institute for Biomedical Engineering IBMT. Hvad mere er, disse analyser kan nu gennemføres på få sekunder.

Dette er muliggjort af et elastisk bælte, der er fastgjort til objektet. "En ultralydstransducer er fastgjort til hvert bælte. Speciel elektronik gør det muligt for disse transducere at skifte mellem sender og modtager. Nu, i stedet for konstant at skulle flytte ultralydstransduceren, man behøver kun at placere bæltet på kunstværket. Takket være QR-koder på transducerne, et kamera kan identificere den position, hvor ultralydstomogrammet blev optaget, og software indsætter ultralydsbillederne i den digitale scanning.

Til ultralydsundersøgelser, læger påfører en gel på patientens hud for at overføre ultralydsbølgerne ind i kroppen, men denne gel ville beskadige kunstværker. Forskere ved Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP er derfor ved at udvikle et materiale, der muliggør tørkoblet ultralydstestning. Dette materiale har de samme egenskaber som gelen og kan fjernes uden at efterlade rester.

Emaljeret guld i den grønne hvælving

Den grønne hvælving i Dresden Slot er et af de mest berømte museer i Sachsen. Det huser også hofjuveler Dinglingers filigran-emaljerede guldskatte, der forestiller Indiens store moguls hof.

I årtier, stykkerne blev udstillet i montrer, uden at museet ved det, afgassede mange skadelige stoffer. Som resultat, den indviklede emaljering begyndte efterhånden at skalle af. Fragmenterne blev omhyggeligt indsamlet, men hvordan ville restauratorer være i stand til at fastgøre dem igen? Ethvert passende konserveringsmateriale skal opfylde nogle ekstremt strenge krav:det skal være gennemsigtigt, meget holdbar og har lignende egenskaber som glas, og det skal også binde emalje og metal fast.

"Vi udviklede et passende materiale til dette på Fraunhofer Institut for Silikatforskning ISC i Würzburg for tyve år siden:emalje ORMOCER, " forklarer Dr. Gerhard Schottner, der leder afdelingen for glasforskning der. Udover dets egnethed til varig bevaring af emaljerede skatte, det kan også permanent binde elfenben og bjergkrystal, som blev opdaget i restaureringslaboratoriet ved Dresdens statskunstsamlinger. Desværre, i årenes løb, råmaterialerne leveret af industrikilder blev utilgængelige i den krævede kvalitet, og selv de mindste urenheder kan føre til forskelle i syntesen af ​​disse silicium-organiske forbindelser. Så hvad nu? "Vi har brug for det bedste materiale til at bevare kulturarven, men de nødvendige mængder er ret små, " forklarer Schottner. Dette gør materialeudvikling og salg urentabelt for forretningsorienterede virksomheder. Direktionsprojektet og finansieringen fra den tyske forbundsmiljøfond tilbød en vej ud af dette dilemma. ISC-teamet analyserede råmaterialerne og de enkelte trin i deres produktion ned til mindste detalje af de kemiske reaktioner, herunder fugt- og temperaturniveauer, og undersøgte de forskellige opløsningsmidlers indvirkning på slutproduktet. Nu er processen næsten afsluttet:materialet er i den sidste testfase, og den ansvarlige restaurator, Rainer Richter fra Dresden State Art Collections, er yderst tilfreds.