3D-printet materiale til erstatning af elfenben til restaurering af artefakter

I århundreder, elfenben blev ofte brugt til at lave kunstgenstande. Men for at beskytte elefantpopulationer, handel med elfenben blev forbudt internationalt i 1989. For at restaurere elfenbensdele af gamle kunstgenstande, man må derfor ty til erstatningsmaterialer - såsom knogler, skaller eller plastik. Imidlertid, der har hidtil ikke været en rigtig tilfredsstillende løsning.

TU Wien (Wien) og 3D-printerfirmaet Cubicure GmbH, skabt som et spin-off af TU Wien, har nu udviklet en højteknologisk erstatning i samarbejde med ærkebispedømmet i Wiens afdeling for pleje af kunst og monumenter og Addison restaurering:det nye materiale "Digory" består af syntetisk harpiks og calciumphosphatpartikler. Det forarbejdes i en varm, flydende tilstand og hærdet i 3D-printeren med UV-stråler, præcis i den ønskede form. Det kan derefter poleres og farvematches for at skabe en vildledende, autentisk udseende elfenbenserstatning.

Smuk og mekanisk stabil

"Forskningsprojektet begyndte med en værdifuld statskiste fra det 17. århundrede i sognekirken Mauerbach, " siger prof. Jürgen Stampfl fra Institut for Materialevidenskab og Teknologi ved TU Wien. "Det er dekoreret med små elfenbens ornamenter, hvoraf nogle er gået tabt over tid. Spørgsmålet var, om de kunne erstattes med 3D-printteknologi."

Holdet havde allerede erfaring med lignende materialer:forskergruppen arbejder også med keramiske materialer til dentalteknologi, for eksempel. Alligevel, det var en udfordrende opgave at udvikle en passende erstatning for elfenben:"Vi skulle opfylde en lang række krav på samme tid, " siger Thaddäa Rath, der arbejdede på projektet som en del af sin afhandling. "Materialet skal ikke kun ligne elfenben, styrken og stivheden skal også være rigtig, og materialet skal kunne bearbejdes."

Stereolitografi i 3D-printeren

Gennem talrige eksperimenter, Thaddäa Rath og andre medlemmer af holdet fra TU Wien og Cubicure lykkedes med at finde den rigtige blanding:Små calciumphosphatpartikler med en gennemsnitlig diameter på omkring 7 µm blev indlejret i en speciel harpiks, sammen med ekstremt fint siliciumoxidpulver. Blandingen behandles derefter ved høj varme i Cubicures 3D-printere ved hjælp af den varme litografiske proces:Lag for lag, materialet hærdes med en UV-laser, indtil hele objektet er færdigt.

"Du skal også huske på, at elfenben er gennemskinnelig, " forklarer Thaddäa Rath. "Kun hvis du bruger den rigtige mængde calciumphosphat, vil materialet have de samme gennemskinnelige egenskaber som elfenben." Bagefter, genstandens farve kan korrigeres - holdet opnåede gode resultater med sort te. De karakteristiske mørke linjer, der normalt løber gennem elfenben, kan også påføres efterfølgende med høj præcision.

Ikke flere stødtænder!

Inden for restaurering, dette er et stort skridt fremad:Med det nye materiale "Digory, "ikke kun er en bedre, smukkere og nemmere at arbejde med erstatning for elfenben tilgængelig end før, 3D-teknologien gør det også muligt at gengive de fineste detaljer automatisk. I stedet for omhyggeligt at skære dem ud af erstatningsmateriale af elfenben, objekter kan nu udskrives i løbet af få timer.

"Med vores specialudviklede 3D-printsystemer, vi behandler forskellige materialeformuleringer til helt forskellige anvendelsesområder, men dette projekt var også noget nyt for os, " siger Konstanze Seidler fra Cubicure. "Under alle omstændigheder, det er et yderligere bevis på, hvor forskellige de mulige anvendelser af stereolitografi er."

Holdet håber, at det nye materiale "Digory" vil blive generelt accepteret i fremtiden - som en æstetisk og mekanisk højkvalitets elfenbenserstatning, som ingen elefant skal miste en stødtænd for.