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22. September 2021

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Der Elfenbein-Ersatz aus dem 3D-Drucker

Der Elfenbein-Ersatz aus dem 3D-Drucker© TU Wien

TU-Wien und Uni-SpinOff Cubicure entwickeln eine neue Restaurierungsvariante für alte Kunstgegenstände und das inkludiert auch eine Alternative für Elfenbein.

(red/mich) Jahrhundertelang wurde Elfenbein gerne für die Herstellung von Kunstgegenständen verwendet. Um die Elefantenpopulationen zu schützen, wurde der Handel mit Elfenbein 1989 dann international verboten. Um Elfenbeinteile alter Kunstobjekte zu restaurieren, muss man daher auf Ersatzmaterialien zurückgreifen. Dazu gehören etwa Knochen, Muscheln oder Kunststoff. Wirklich zufriedenstellend waren alle diese Ersatzmaterialien Angaben zufolge jedoch nicht.

Die TU-Wien und das 3D-Druck-Unternehmen Cubicure als Spin-Off der TU haben nun in Kooperation mit der Kunst- und Denkmalpflege der Erzdiözese Wien und Addison Restaurierung einen Hightech-Ersatz entwickelt. Das neuartige Material „Digory“ besteht aus Kunstharz und Kalziumphosphat-Partikeln. Es wird in heißem, flüssigem Zustand verarbeitet und im 3D-Drucker mit UV-Strahlen exakt in der gewünschten Form ausgehärtet. Anschließend kann es noch poliert und farblich angepasst werden, sodass ein täuschend echt wirkender Elfenbeinersatz entsteht.

Schön und mechanisch hochwertig
„Das Forschungsprojekt begann mit einem wertvollen Schrein aus dem 17. Jahrhundert in der Kirche von Mauerbach“, sagt Jürgen Stampfl vom Institut für Werkstoffwissenschaften und Werkstofftechnologie der TU Wien. „Er ist mit kleinen Elfenbeinornamenten verziert, von denen im Lauf der Zeit einige verlorengegangen sind. Die Frage war, ob man sie mit 3D-Druck-Technologie ersetzen kann.“ „Wir mussten eine ganze Reihe von Anforderungen gleichzeitig erfüllen“, sagt Thaddäa Rath, die im Rahmen ihrer Dissertation an dem Projekt arbeitete. „Das Material soll nicht nur wie Elfenbein aussehen, auch Festigkeit und Steifigkeit müssen stimmen, das Material soll bearbeitbar sein.“

Durch zahlreiche Experimente gelang es Rath und Forschern von TU Wien und Cubicure die passende Mischung zu finden: Winzige Kalziumphosphat-Partikel wurden gemeinsam mit extrem feinem Siliziumoxidpulver in ein spezielles Harz eingebettet. Die Mischung wird dann bei großer Hitze in den 3D-Druckern von Cubicure im sogenannten Hot Lithography Verfahren verarbeitet: Schicht für Schicht wird das Material jeweils an den gewünschten Stellen mit einem UV-Laser ausgehärtet, bis das vollständige Objekt fertig ist. Auch die charakteristischen dunklen Linien im natürlichen Elfenbein lassen sich nachträglich millimetergenau aufbringen.

Nie wieder Stoßzähne!
Im Bereich der Restauration ist das ein großer Schritt nach vorne: Mit dem neuen Material „Digory“ steht nun nicht nur ein besserer, schönerer und leichter verarbeitbarer Ersatz für Elfenbein zur Verfügung als bisher, die 3D-Technologie ermöglicht auch die Reproduktion feinster Details. Anstatt sie mühsam aus Elfenbein-Ersatzmaterial herauszuschnitzen, können Objekte nun in wenigen Stunden ausgedruckt werden.

„Mit unseren eigens entwickelten 3D-Druckanlagen verarbeiten wir unterschiedliche Material-Formulierungen für ganz verschiedene Einsatzbereiche“, sagt Konstanze Seidler von Cubicure. „Das aktuelle Projekt ist ein weiterer Beweis für die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten der Stereolithographie.“ Das ganze Team hofft, dass sich das neue Material „Digory“ in Zukunft generell durchsetzen wird – als ästhetisch und mechanisch hochwertiger Elfenbeinersatz, für den garantiert kein Elefant einen Stoßzahn verliert.

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red/mich, Economy Ausgabe Webartikel, 26.04.2021