Come possiamo proteggere e preservare il patrimonio culturale? I ricercatori di 16 istituti Fraunhofer stanno collaborando al progetto sul patrimonio culturale del comitato esecutivo per sviluppare le tecnologie necessarie per questa impresa.

Se è visibile nei templi storici, statue antiche, o quadri dei grandi maestri, il patrimonio culturale deve essere preservato. Ma mantenere i tesori dell'arte storica non è solo responsabilità dei restauratori:questo compito richiede la ricerca e le soluzioni high-tech che può fornire. Uno sguardo all'interno di alcuni dei laboratori Fraunhofer rivela numerosi ricercatori che lavorano proprio su questo tipo di soluzioni.

Un totale di 16 istituti Fraunhofer stanno collaborando al progetto di ricerca sul patrimonio culturale, insieme ai loro partner, le Collezioni statali d'arte di Dresda e la Biblioteca statale e universitaria sassone di Dresda (SLUB). Il comitato esecutivo del Fraunhofer sostiene il progetto con un finanziamento di 1,5 milioni di euro. "Questo lo rende uno dei più grandi progetti di ricerca tedeschi nel campo del patrimonio culturale, " dice la dottoressa Johanna Leissner, il coordinatore con sede a Bruxelles del progetto del comitato esecutivo e portavoce di Research Alliance Cultural Heritage. I risultati del progetto sono stati presentati lo scorso settembre all'evento di chiusura a Dresda, come contributo della Fraunhofer-Gesellschaft all'Anno europeo del patrimonio culturale.

Digitalizzazione 3D su nastro trasportatore

Un modo per salvare il nostro patrimonio culturale per i posteri è digitalizzare le opere d'arte in 3D, in modo che possano essere utilizzati in qualsiasi momento, anche in parallelo:mentre i gruppi di ricerca esaminano online un tempio digitalizzato, i visitatori dei musei di tutto il mondo possono contemporaneamente fare una passeggiata virtuale nell'antico edificio.

Fino ad ora, questa digitalizzazione 3D è stata un'impresa dispendiosa in termini di tempo. "Ora, per la prima volta, la nostra struttura di scansione automatizzata CultLab3D consente di trasferire intere collezioni museali nel mondo digitale, " spiega Pedro Santos, capo dipartimento presso il Fraunhofer Institute for Computer Graphics Research IGD a Darmstadt. Basta scansionare il codice QR di un oggetto e appoggiare il pezzo su un vassoio:il resto avviene automaticamente. Il risultato è una replica digitale tridimensionale, e viene prodotto a una velocità piuttosto elevata:un nuovo artefatto può essere digitalizzato ogni cinque minuti. Nove fotocamere fotografano l'oggetto da più lati.

Un software speciale elabora queste immagini per generare la replica digitale tridimensionale. Questo metodo funziona anche con statue di grandi dimensioni, sebbene debba quindi essere eseguito manualmente anziché automaticamente. È così che i ricercatori del Fraunhofer IGD hanno digitalizzato l'altare di Pergamo, utilizzando uno scanner laser leggero. Ora i team di ricerca stanno facendo un ulteriore passo avanti:"In futuro, non rappresenteremo solo la geometria, struttura e proprietà ottiche del materiale – in breve, l'esterno di un oggetto, ma includerà anche il suo interno, "dice Constanze Fuhrmann, scienziato e coordinatore del sottoprogetto "Sculture:nuovi danni e analisi dei materiali in 3-D" presso Fraunhofer IGD. "I dati sull'interno e l'esterno di un oggetto, ottenuto utilizzando varie tecnologie, sarà uniformemente combinato per formare un modello 3D che viene poi visualizzato in 3D nello spazio davanti al monitor." Questa prima combinazione di metodi digitali Fraunhofer consente analisi di danni e materiali completamente nuove in 3D (vedi riquadro "Analisi digitale 3-D di materiale e danneggiamento").

La digitalizzazione 3D incontra gli ultrasuoni

Ad esempio, gli esperti hanno ampliato l'approccio di CultLab3D per includere un'analisi ecografica. "In altre parole, nella rappresentazione digitale, i restauratori possono ingrandire l'interno dell'oggetto, consentendo loro di vedere immediatamente se ci sono instabilità nascoste, corrosione o fori, " dice Peter-Karl Weber, un manager di gruppo presso l'Istituto Fraunhofer per l'ingegneria biomedica IBMT. Cosa c'è di più, queste analisi possono ora essere completate in pochi secondi.

Ciò è reso possibile da una cintura elastica fissata all'oggetto. "Un trasduttore a ultrasuoni è collegato a ciascuna cintura. Un'elettronica speciale consente a questi trasduttori di passare dal trasmettitore al ricevitore. Ora, invece di dover riposizionare costantemente il trasduttore ad ultrasuoni, basta posizionare la cintura sull'opera d'arte. Grazie ai codici QR sui trasduttori, una telecamera può identificare la posizione in cui è stata registrata la tomografia ecografica, e il software inserisce le immagini ecografiche nella scansione digitale.

Per gli esami ecografici, i medici applicano un gel sulla pelle dei pazienti per trasmettere le onde ultrasoniche nel corpo, ma questo gel danneggerebbe le opere d'arte. I ricercatori del Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP stanno quindi sviluppando un materiale che consente test a ultrasuoni accoppiati a secco. Questo materiale ha le stesse proprietà del gel e può essere rimosso senza lasciare residui.

Oro smaltato nella Volta Verde

Il Green Vault nel castello di Dresda è uno dei musei più famosi della Sassonia. Ospita anche tesori in oro smaltato in filigrana del gioielliere di corte Dinglinger che raffigurano la corte del Gran Mogol indiano.

Per decenni, i pezzi sono stati esposti in vetrine che, all'insaputa del museo, stavano rilasciando molte sostanze nocive. Di conseguenza, l'intricato intreccio cominciò gradualmente a staccarsi. I frammenti sono stati meticolosamente raccolti, ma come farebbero i restauratori a riattaccarli? Qualsiasi materiale idoneo alla conservazione deve soddisfare alcuni requisiti estremamente severi:deve essere trasparente, altamente durevole e hanno proprietà simili a quelle del vetro, e deve anche legare saldamente smalto e metallo.

"Vent'anni fa abbiamo sviluppato un materiale adatto a questo scopo presso l'Istituto Fraunhofer per la ricerca sui silicati ISC di Würzburg:lo smalto ORMOCER , " spiega il dottor Gerhard Schottner, che lì dirige il dipartimento per la ricerca sul vetro. Oltre alla sua idoneità alla conservazione duratura dei tesori smaltati, può anche legare permanentemente avorio e cristallo di rocca, come è stato scoperto nel laboratorio di restauro delle Collezioni statali d'arte di Dresda. Sfortunatamente, negli anni, le materie prime fornite da fonti industriali sono diventate non disponibili nella qualità richiesta, e anche le più piccole impurità possono portare a differenze nella sintesi di questi composti silicio-organici. Così quello che ora? "Abbiamo bisogno del miglior materiale per preservare il patrimonio culturale, ma gli importi richiesti sono abbastanza piccoli, " spiega Schottner. Ciò rende lo sviluppo dei materiali e le vendite non redditizie per le aziende orientate al business. Il progetto del comitato esecutivo e il finanziamento della Fondazione federale tedesca per l'ambiente hanno offerto una via d'uscita a questo dilemma. Il team ISC ha analizzato le materie prime e i singoli passaggi nella loro produzione fino all'ultimo dettaglio delle reazioni chimiche, compresi i livelli di umidità e temperatura, ed esaminato l'impatto dei vari solventi sul prodotto finale. Ora il processo è quasi completo:il materiale è nella fase di collaudo finale, e il restauratore incaricato, Rainer Richter dalle collezioni statali d'arte di Dresda, è estremamente soddisfatto.