CULTWOOD: Simulation von Holzobjekten mit der Finite Elemente Methode

Einblicke in die Arbeit des Forschungsprojekts CULTWOOD geben Restaurator Gerald Grajcarek M. A., Dipl.-Ing. Josef Stöcklein und Prof. Dr.-Ing. Michael Kaliske vom Institut für Statik und Dynamik der Tragwerke, Technische Universität Dresden in einem Beitrag der RESTAURO (4/2022) und in einem Workshop in Dresden am 24. Juni in Dresden

Maßnahmen der präventiven Konservierung aber auch konservatorische und restauratorische Eingriffe werden in musealen Sammlungen wie auch in der denkmalpflegerischen Praxis nach den zur Verfügung stehenden Möglichkeiten und Erfordernissen auf Grundlage des aktuellen Wissenstands und persönlicher Erfahrungen durchgeführt. Immer wieder stoßen Restauratoren dabei auf Situationen, bei welchen Objekte veränderten klimatischen und mechanischen Einflüssen ausgesetzt sind, deren Folgen nur vage eingeschätzt werden können. Beispielhaft dafür sind Situationen im Leihverkehr, ungeeignete Lagerungsbedingungen oder Neupräsentation von Objekten. Eine Möglichkeit, das langfristige Schadensrisiko an hölzernen Objekten, hervorgerufen durch mechanische oder hygromechanische Einflüsse, abzuschätzen, bietet die Modellierung und Simulation der Objekte in verschiedenen Klimaszenarien mittels der Finte Elemente Methode.

Hygro-mechanische Materialmodelle für Holz und Beschichtungen sowie Simulationen

Im Rahmen des Forschungsprojekts CULTWOOD am Institut für Statik und Dynamik der Tragwerke (ISD) der Technischen Universität Dresden in Kooperation mit der Hochschule für Bildende Künste Dresden (HfBK) und den Staatlichen Kunstsammlungen Dresden (SKD) werden komplexe hygro-mechanische Materialmodelle für Holz und Beschichtungen entwickelt, Simulationen durchgeführt und validiert. Die numerische Modellierung von Kulturobjekten aus Holz wird am ISD bereits seit einigen Jahren erfolgreich erforscht, weiterentwickelt und angewendet. Beispielsweise wurden im Rahmen des Forschungsprojekts VIRTEX – Virtual Experiments for Wooden Artwork“ russische Ikonen untersucht, simuliert und der Stand numerischen Simulation von Holzkulturgütern international diskutiert.

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Ein Instrument zur Risikobewertung in der präventiven Konservierung

Wesentliches Ziel des Projekts ist, am Beispiel zweier Kulturobjekte aus dem Bestand der SKD ein Instrument zur Risikobewertung in der präventiven Konservierung zu validieren. Dafür werden originalgetreue Nachbildungen eines Tafelgemäldes und eines bemalten Schranks erstellt, verschiedenen Klimata ausgesetzt und photogrammetrisch vermessen, um die Simulationen anhand des Strukturverhaltens der Nachbildungen abzugleichen. Als Vorbild dient ein Tafelbild von Lucas Cranach d. Ä. (1506) des Katharinenaltars aus der Schlosskirche Wittenberg) und ein bemalter Schrank aus dem 18. Jahrhundert mit Oberlausitzer Provenienz. Zudem ist angestrebt, anhand der Validierungsexperimente die derzeitigen Möglichkeiten und Grenzen dieses Analysewerkzeugs aufzuzeigen und notwendige Forschungsfragen zur Konkretisierung und Spezialisierung dieses Werkzeugs zu entwickeln. Gleichermaßen sollen auf diesem Weg die Methode und das Analysewerkzeug in den Restaurierungs- und Denkmalwissenschaften verbreitet und bekannt gemacht werden.

Projektinhalte

Die Arbeitsschwerpunkte des Projekts beinhalten kunsttechnologische und fügekundliche Untersuchungen der ausgewählten Vorbilder als Grundlage für eine bestmögliche originalgetreue Nachbildung der zu simulierenden Repliken. Während den kunst- und fügetechnologischen Erkenntnissen über den Schrank praktische Untersuchungen zugrunde liegen, stützen sie sich bei der Cranachtafel auf vorangegangene Dokumentationen der SKD (Marx 1996) zum Objekt sowie auf den allgemeinen Kenntnisstand zur Kunsttechnologie der Cranachwerkstatt (Heydenreich 2007). Parallel zur Entwicklung der Materialmodelle für die Repliken finden umfangreiche Vorversuche zu deren Spezifikation statt. Zu diesen Vorversuchen zählen Experimente zur Parameterermittlung für Materialeigenschaften, reine Validierungsexperimente zur Untersuchung des Interaktionsverhaltens verschiedener Materialien sowie Experimente, die sowohl der Parameterbestimmung als auch der Validierung dienen. Diese Kleinprobenexperimente finden in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Holztechnologie Dresden (IHD) statt. Zuletzt werden die Simulationsergebnisse der Repliken mit den Messergebnissen der praktischen Experimente abgeglichen.

Lesen Sie mehr dazu in der RESTAURO 4/2022, die Ende Juni 2022 erscheint.

Außerdem:  Ende Juni findet dazu der Workshop CULTWOOD in Dresden statt. Er hat Ziel, die Anwendungsgebiete, Möglichkeiten und Grenzen numerischer Simulationen im Bereich des Kulturgüterschutzes vorzustellen und zu diskutieren. Seien Sie mit dabei!

 

Information:

Der Workshop ist kostenfrei (inkl. Pausenverpflegung) und aktuell in Präsenz (2G+) geplant. Anmeldungen werden noch entgegengenommen!

Kontakt: cultwood@tu-dresden.de
Ort: Eventgewölbe, Brühlscher Garten 4, 01067 Dresden

Mehr Informationen unter: https://tud.link/x1f5F

Programm:

Kennenlernprogramm am Vortag 23. Juni 2022

16:00 Führung in den Paraderäumen des Residenzschlosses Dresden zu den neu ausgestellten Boulle-Möbeln von Jean Pierre Laatz mit Dipl.-Rest. R. Zalesky (Pirna) und C. Ernek-van der Goes M.A. (SKD)

Treffpunkt: Kassenbereich Residenzschloss Dresden

19:00 Gemeinsames Abendessen im Restaurant
Zum Schießhaus für Selbstzahler mit Voranmeldung

Workshop-Programm am 24. Juni 2022

Im Projekt CULTWOOD am Institut für Statik und Dynamik der Trag- werke (ISD) der TU Dresden, in Kooperation mit der Hochschule für Bildende Künste Dresden (HfBK) und den Staatlichen Kunstsammlun- gen Dresden (SKD), konnte ein numerisches Werkzeug zur Simulation von hygromechanisch beanspruchten Holzkunstwerken durch ver- schiedene Experimente validiert werden. Repliken eines Tafelbilds von Lucas Cranach d. Ä. (SKD) sowie eines bemalten Schranks aus dem 18. Jahrhundert wurden verschiedenen Klimaszenarien ausgesetzt. Ihre hygro-mechanischen Strukturantworten wurden photogrammetrisch vermessen, dokumentiert und mit den Simulationen verglichen.

9:00 Michael Kaliske (ISD) und Doreen Mende (SKD)
Begrüßung und Grußwort

9:30 Michael Kaliske (ISD)
Ingenieurwissenschaft trifft Kunst – Einführung in die numerische Strukturanalyse

10:00 Sven Taubert (Präsident Verband der Restauratoren. VDR)
Kulturgüterschutz durch Klimakontrolle – Wunsch und Wirklichkeit.
Neue Antworten auf alte Fragen mit CULTWOOD?

10:30 Kaffeepause

11:00 Michael Mäder (SKD)
Wie können numerische Simulationen zum Erhalt der Sammlungen in Museen beitragen?

11:30 Michał Łukomski (GETTY – CI)
Knowledge-based strategies for preservation of art collections

12:00 Daniel Konopka (ISD)
Virtuelle Experimente an realen Kunstwerken –
Beispiele numerischer Strukturanalysen in der Konservierung

12:30 Mittagspause

13:30 Gerald Grajcarek (ISD)
CULTWOOD – Methoden und Materialien

14:00 Josef Stöcklein (ISD)
CULTWOOD – Modelle und Validierung

14:30 Kaffeepause

15:00 Podiumsdiskussion
Anwendungspotential der FEM als Analysewerkzeug
in der Präventiven Konservierung
Ute Strimmer (Moderation, Restauro), Theresa Hilger (BLfD), Michael Kaliske (ISD), Sven Taubert (VDR-Präsident)