Additive Fertigungstechnologien öffnen die Tür zur Vergangenheit und ermöglichen es uns, Geschichte und Kunst aus neuen Perspektiven zu erleben. Seit Beginn dieses Jahrhunderts gibt es einen stetigen Trend, 3D-Technologien in die Bemühungen um die Erhaltung unseres historischen Erbes einzubeziehen. Die Erhaltung alter Denkmäler, Skulpturen, Kunstwerke oder Gegenstände ist von wesentlicher Bedeutung, da sie das Erbe vergangener Generationen darstellen. Außerdem bilden sie die Grundlage für die Identität und kulturelle Kontinuität von Gesellschaften. Ebenso wichtig ist die Verbreitung dieses kulturellen Erbes und der Zugang zu ihm, wobei sich die Technologie als entscheidend erwiesen hat.
Der Einsatz von 3D-Technologien wird von Museen und Stiftungen, die Stücke aus ihren Sammlungen restaurieren und entdecken wollen, immer häufiger genutzt. Abgesehen von den kulturellen Vorteilen, die sich aus der Bewahrung unserer Geschichte ergeben, spart man sich damit auch kostspielige Restaurierungsarbeiten. Um einen umfassenderen Überblick über den Einsatz und die Vorteile von 3D-Technologien bei der Erhaltung des historischen Erbes zu geben, haben wir diesen ausführlichen Artikel verfasst.
Durch additive Fertigung restaurierte Statue von Palmyra (Bild: 3ERP)
3D-Druck als Werkzeug der Reproduktion
Unaufhaltsam nutzt sich die Zeit ab und zerstört unsere Geschichte. Ob durch Konflikte in verschiedenen Teilen der Welt, Naturkatastrophen oder Unfälle wie das Feuer in der Kathedrale Notre Dame de Paris im Jahr 2019, Welterbestätten und Überreste sind davon betroffen. Doch internationale Forscher, Archäologen und Wissenschaftler sind aktiv und in den neuesten technischen Innovationen geschult, um die Vergangenheit zu erhalten.
Der Harvard-Professor Peter Der Manuelian erklärt: „3D-Technologien ermöglichen die vollständige virtuelle Rekonstruktion von architektonischen und archäologischen Stätten, die heute als beschädigte oder teilweise erhaltene Ruinen gelten. Mit Hilfe digitaler Animationen und unter Hinzufügung von Licht- und Farbeffekten kann gezeigt werden, wie sich diese Stätten und Denkmäler im Laufe der Zeit verändert haben, von ihrer ersten Errichtung und Nutzung bis hin zu ihrer Vernachlässigung oder Zerstörung.“
Die Restaurierung historischer Kunstwerke ist eine heikle Aufgabe, die ein hohes Maß an Präzision erfordert. Kurz gesagt, besteht die Restaurierung darin, Schäden an einem Kunstwerk zu beheben, um es in seinen ursprünglichen Zustand zu versetzen. In diesem Bereich hat sich der 3D-Druck als wichtiges Werkzeug erwiesen. Mit Hilfe der additiven Fertigung ist es möglich, exakte Nachbildungen von beschädigten oder fehlenden Teilen zu erstellen, um sie zu vervollständigen. Die in diesen Fällen verwendeten Technologien sind vielfältig. Einige der Technologien, die Restauratoren einsetzen, sind 3D-Scannen, Photogrammetrie, 3D-Drucken, Fräsen usw.
Zur Veranschaulichung des Einsatzes dieser Techniken bei der Restaurierung von Kulturgütern können wir den Fall der Restaurierung der Großen Pagode in Kew Gardens anführen. Hier wurden die Drachen durch Scannen, CAD-Konstruktion und selektives Lasersintern (SLS) restauriert. Die Drachen waren 1780 bei Reparaturen am Dach der Pagode entfernt worden, wurden aber nie wieder angebracht. Mehr als 200 Jahre später sind die Drachen dank des 3D-Drucks wieder da. An dem Projekt waren Historic Royal Palaces (HRP) und 3D Systems beteiligt. HRP erstellte zunächst 8 hölzerne Drachenmodelle aus historischen Quellen, dann verwendete 3D Systems Scans und additive Fertigung, um die anderen 72 Drachen aus DuraForm® PA, einem haltbaren Material aus Polyamid 12 und Naylon, herzustellen.
(Bild: 3D Systems)
Wiederaufbau des kulturellen Erbes
Andererseits besteht die Aufgabe der Rekonstruktion darin, ein Werk, das vollständig verloren gegangen ist, von Grund auf wiederherzustellen. Wie bereits erwähnt, gibt es viele Gründe, warum ein Kulturgut verloren gehen kann. Wenn ein Werk vollständig zerstört wurde, ist es möglich, eine Replik anzufertigen. Auch wenn der Wert eines solchen Werks fraglich ist, ermöglicht diese Technik zumindest, dass das Werk in der Geschichte bestehen bleibt. Diese Rekonstruktionen ermöglichen es, sich ein vollständiges Bild von Stücken zu machen, die für unsere Geschichte von zentraler Bedeutung sind, und erleichtern den Fortschritt der Forschung von Anthropologen und Historikern.
Eines der bekanntesten Beispiele ereignete sich vor einiger Zeit in Syrien, wo die Stadt Palmyra vom Islamischen Staat belagert wurde und viele ihrer kulturellen Artefakte zerstört oder schwer beschädigt wurden. Mithilfe des 3D-Drucks und der Geschichte ist es gelungen, sie nach und nach wiederherzustellen. Am bemerkenswertesten ist der Triumphbogen von Palmyria, der mit Hilfe eines gemeinsamen Projekts der Harvard University, der Oxford University und des Dubai Museum of the Future geschaffen wurde. Die 6 Meter hohe und 11 Tonnen schwere Replik wurde in 6 Stunden aus 2D-Bildern des Originalmonuments erstellt. Tor Art, ein italienisches Unternehmen, hat den Bogen mit zwei von RobotMill entwickelten Roboterarmen rekonstruiert. Der 3D-Roboter ermöglichte es, die verschiedenen Blöcke der Struktur zu bauen, die dann am Trafalgar Square in London, dann in New York und schließlich in Dubai zusammengesetzt und angeordnet wurden.
Der Triumphbogen von Palmyria in London.
Materialien und Technologien zur Bewahrung der Geschichte
Der Erfolg des 3D-Drucks und anderer begleitender Technologien bei der Erhaltung des kulturellen Erbes hängt in hohem Maße von den verwendeten Materialien und Methoden ab. Diese variieren je nach Art des zu erhaltenden Objekts und dem Ziel des Projekts, sei es die Restaurierung, die Rekonstruktion oder die Erstellung von Repliken. Die Vielfalt der Materialien für den 3D-Druck bringt viele Vorteile mit sich. Es gibt verschiedene Texturen, die mit dem einen oder anderen Druckmaterial erzielt werden können. Zum Beispiel Holz, Glas, Beton, Silikon und sogar Filamente, die die Oberfläche von Marmor imitieren, ideal für den Druck von Skulpturen.
Neben dem 3D-Druck gibt es weitere Technologien, die für die Erhaltung des kulturellen Erbes eine entscheidende Rolle spielen. Angefangen beim 3D-Scannen, das es ermöglicht, digitale „Kopien“ zu erstellen, ohne die eigentlichen Stücke berühren zu müssen. Dies ist in diesem Bereich sehr wichtig, da es vor allem mit zerbrechlichen Stücken funktioniert. Mit dieser Methode lassen sich die Form und die Details eines Objekts oder Denkmals genau erfassen, so dass ein digitales Modell entsteht, das auf verschiedene Weise verwendet werden kann. Sei es für den späteren Druck oder für die Archivierung des Erbes zu Bildungs- und Forschungszwecken, für die Demokratisierung des Zugangs zu Kunst und Geschichte usw.
Eine weitere Schlüsseltechnologie ist die Photogrammetrie. Dabei werden mehrere Fotos von einem Objekt oder einem Raum aus verschiedenen Winkeln aufgenommen. Auch hier wird anschließend ein 3D-Modell erstellt. Dieses Verfahren eignet sich besonders für archäologische Stätten, die nur begrenzt zugänglich sind. Andererseits sind subtraktive Methoden wie das CNC-Fräsen eine weitere Technik, die gute Ergebnisse liefert. Mit dem Fräsen können Materialien aus massiven Blöcken herausgearbeitet werden, wodurch Repliken mit beeindruckender Genauigkeit entstehen. Eine nützliche Technologie für die Rekonstruktion von Denkmälern oder großen Statuen.
3D erleichtert Zugang zu Kultur
Seit Jahrhunderten sind Museen ein Ort, an dem man sich umsehen und etwas lernen kann, aber meistens ohne etwas anfassen zu können. Durch den Einsatz von 3D-Technologien haben sich für Museumsbesucher neue Möglichkeiten eröffnet. Das Museum Belvedere in Wien hat „Der Kuss“, das berühmte Werk von Gustav Klimt, in 3D gedruckt. Durch die Nachbildung des Gemäldes können die Besucher mit einem Stück Geschichte interagieren. Durch den Einsatz von Sensoren, die in das Werk eingebettet sind, erhalten die Besucher eine multisensorische Erfahrung, da die Kunst buchstäblich zu ihnen spricht und die verschiedenen Aspekte des Gemäldes erklärt. Darüber hinaus hat das Museum durch den Einsatz von Tastsinn und Ton sehbehinderten Besuchern die Möglichkeit gegeben, am gesamten Museumserlebnis teilzunehmen.
Das Reproduzieren von Kunstwerken hat ein klares Ziel: den Schutz der Originale. Historische Werke sind oft sehr zerbrechlich und können durch Faktoren wie Licht, Feuchtigkeit, Temperatur oder physischen Kontakt beschädigt werden. Bei der Anfertigung einer Replik wird das Original unter kontrollierten Bedingungen gelagert, um es für künftige Generationen zu bewahren, während die Kopien der Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden. Ein aktuelles Beispiel ist der 3D-gedruckte Amitabha-Buddha in den Yungang-Grotten in China, einer Stätte, die zum Weltkulturerbe der Unesco gehört. Aus rund 10 000 gesammelten Bildern der Höhle und des Buddhas wurde ein digitales Modell rekonstruiert. Der Buddha wurde dann in 842 Teilen gedruckt und zusammengesetzt. Die Kopie misst 17,9 Meter, während das Original 9,93 Meter misst, und der Bau dauerte nur 3 Monate. Diese 3D-gedruckte Nachbildung ermöglicht es der Öffentlichkeit, die Höhlen durch eine sensorische Erfahrung zu erkunden, ohne dabei das Risiko einzugehen, dieses materielle Gut aus dem Jahr 494 n. Chr. zu beschädigen oder zu beschädigen.
3D-Nachbildung des Amitabha-Buddhas (Bild: CGTN)
Mit Hilfe von 3D-Druck, Laserscanning und Potogrammetrie lassen sich nicht nur Form und Abmessungen von Kunstwerken, sondern auch Texturen, Farben und Materialien äußerst originalgetreu nachbilden. Die oben genannten Anwendungen verbessern nicht nur die Qualität der Repliken, sondern ermöglichen auch die Erstellung von Kopien, die vom Original kaum zu unterscheiden sind, wodurch die Möglichkeiten des Zugangs zur Kultur erweitert werden.
Was können wir von der Beziehung zwischen 3D-Druck und Geschichte erwarten?
Durch die Einbindung von 3D-Technologien in unser kulturelles Erbe wurde ein neuer Weg gefunden, Geschichte und Kunst zu bewahren und zu demokratisieren. Die Zukunft der Beziehung zwischen 3D-Druck und Geschichte verspricht einen nie dagewesenen Wandel in der Art und Weise, wie wir unser kulturelles Erbe bewahren, verstehen und teilen.
Wir können davon ausgehen, dass der 3D-Druck und die Geschichte mehr Menschen in engeren Kontakt mit dem bringen wird, was die Geschichte uns hinterlassen hat und was uns als Gesellschaft geprägt hat. Darüber hinaus ist es sehr wahrscheinlich, dass die Kombination des 3D-Drucks mit anderen aufkommenden Technologien wie künstlicher Intelligenz und virtueller Realität neue Möglichkeiten für die digitale Rekonstruktion ganzer historischer Kontexte eröffnen wird. Dies würde die Schaffung immersiver Erfahrungen ermöglichen, die Geschichte für künftige Generationen greifbarer und verständlicher machen. In diesem Sinne wird der 3D-Druck nicht nur ein technisches Werkzeug sein, sondern eine dynamische Brücke zwischen der Vergangenheit und der Zukunft.
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