Museum zum Anfassen - Ein 3D gedruckter Hortfund in Erding

Update 25.07.2017:

Das Video zum Projekt ist nun auch offiziel erschienen und ist an diesen Beitrag unten angehängt.

Als im April 2014 während des Baus einer Doppelhaushälfte ein umfangreicher Hort mit frühbronzezeitlichen Spangenbarren gefunden wurde, war dies ein seltener Glücksfall. Die Kupferartefakte konnten im Block für eine spätere Bearbeitung geborgen und im Bayerischen Landesamt für Denkmalpflege (BLfD) in München, ohne den Zeitdruck einer Notbergung, freigelegt werden. Nach einer ersten 3D-Tomografie wurde entschieden, einzelne Zwischenstände nicht nur zeichnerisch und fotografisch zu dokumentieren, sondern diese auch als fotorealistische 3D-Modelle zu „konservieren“.

So entstanden zahlreiche 3D-Modelle des, in zwei einzelnen Blöcken geborgenen, Hortfunds. Die kleinere der beiden Bergungen enthielt nur 140 spangenförmige Barren und sollte in seinem letzten Freilegungszustand in der Dauerausstellung des Museum Erding gezeigt werden. Neben dem Originalfund wurde auch eine 3D gedruckte Replik für die Besucher erstellt.

Im folgenden wird nun die Entstehung dieses Druckobjektes vorgestellt.

Druckaufbereitung der fotogrammetrischen Messmodelle

Während der Freilegung wurden in der Restaurierungswerkstatt des Landesamtes für Denkmalpflege in München, 250 hochaufgelöste Digitalbilder des letzten Plana der Blockbergung aufgenommen. Diese wurden in mehreren Bildreihen aufgenommen und im Anschluss zu einem hochdetailierten 3D Modell umgerechnet.
Das etwa 5 Millionen Polygone enthaltene dient eigentlich zur Archivierung eines temporären Zustandes während der Freilegung, bildet aber in diesem Fall auch die Grundlage für die folgende 3D Replik.

Der Block sollte in zwei unterschiedlichen Drucktechniken gefertigt werden. Zum einen sollte der noch erhaltene Sediment Block von der ihn umgebenden Folie und Schaumstoffen befreit werden und im Anschluss im Vollfarbpolymergipsdruck ausgeführt werden. Die Spangenbarren hingegen sollten eine möglichst natürliche Kupferfärbung aufweisen, um ihre ursprüngliche Beschaffenheit darzustellen. Hierbei sollte ein Ausdruck in Kunststoff dienen der im Anschluss passend lackiert wurde.

Das 3D-Modell wurde digital von unerwünschten Elementen (Bodenplatte, Folie, Schaumstoff, Maßstab) gereinigt und in einzelne Unterobjekte aufgeteilt. Dadurch entstanden zwei Spangenbarren Bündel und der nun verkleinerte Sedimentblock. Für letzteren musste die Textur in den neu freigelegten Bereich erweitert und angeglichen werden.

Die Barren wurden vom Sediment block entfernt und die entstandene Schnittfläche um etwa 0,5 cm verlängert. Diese Verlängerung wurde anschließend, mittels boolescher Operationen, vom Block abgezogen, um eine Passform für die Aufnahme des späteren Modells zu erzeugen. Alle Einzelobjekte wurden digital von Ausreißern und kleineren Fehlstellen gereinigt, und wasserdicht gerechnet. Zwar ist eine gewisse Stabilität, durch das Versenken der beiden Barrenhälften gegeben, jedoch wurde zur Sicherheit ein weiteres Element eingefügt. Dabei handelt es sich um einen kleinen Querbalken, der den Gipsausdruck durchdringt und beide Spangenbündel unsichtbar miteinander verbindet.

Ausdruck der Einzelkomponenten

Wie schon erwähnt erfolgte der Ausdruck des mittleren Bauteils in Polymergips (Sandstone). Dafür wurde das Objekt ausgehöhlt und mit Ausblaslöchern versehen um das lose Material aus dem Inneren zurückgewinnen zu können. Mit einer Wandstärke von knapp 1 cm sowie dem Kanal des späteren Querbalkens ist der Ausdruck sehr stabil ausgelegt. Ein anschließendes Tauchen des Rohlings in Cyanacrylat festigt den Körper zusätzlich. Die Oberfläche ähnelt haptisch leicht dem von feinem Sandstein, daher kommt auch der Begriff Sandstone für Drucke dieser Art.

Der Querbalken wurde einzeln und als solides Objekt in weißem ABS gedruckt um eine maximale Traglast und Beständigkeit zu gewährleisten.

Die beiden Barrenhälften wurden jeweils in einer Auflösung von 0,1 mm in weißem PLA gedruckt. Dieser Druck erforderte jeweils etwa 50 h und verbrauchte jeweils etwa 600 Gramm Material. Die ausgedruckten Rohlinge enthielten eine Reihe Stützstrukturen, um Überhänge während des Ausdruckes abzufangen. Nach erfolgreichem Druck sind diese leicht mit einer Zange zu entfernen und erfordern kaum Nachschleifen. Die bereinigten Stücke wurden anschließend mit einer Schicht Epoxidharz überzogen, um die Oberfläche zusätzlich zu glätten und die Struktur zu härten.

Um den geforderten Kupfer Eindruck zu erzeugen wurde nach dem Aufbringen einer Grundierung ein mehrschichtiger Kupferlack auf die Barren aufgebracht. Als letzter Schritt der Farbgebung wurde die Oberfläche mit mehreren Schichten Klarlack geschlossen.

Zusammenbau der 3D Replik

Die Barrenhälften wurden auf die Oberfläche des Sedimentblocks geklebt und zusätzlich mit dem Querbalken verklebt. Kleinere Fugen wurden mit einem Gemisch aus gefärbtem Polymergips und Epoxidharz gefüllt, um eine geschlossene Oberfläche zu erzeugen.