Additive Fertigung 3D-Drucker ermöglicht Hightech-Reparatur für Prunkvasen

Von Sebastian Hofmann

Dresdner Forschende haben mehrere Verfahren getestet, mit dem sich abgebrochene Kleinteile aus Porzellanvasen im 3D-Drucker rekonstruieren lassen.

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Restaurierte Elefantenkopf-Vase mit angesetztem Ersatz-Rüssel. Möglich gemacht hat diese Restauration ein 3D-Druck-Verfahren.
Restaurierte Elefantenkopf-Vase mit angesetztem Ersatz-Rüssel. Möglich gemacht hat diese Restauration ein 3D-Druck-Verfahren.
(Bild: Porzellansammlung, Staatliche Kunstsammlungen Dresden, Foto: Heike Ulbricht)

Ausgangspunkt der Neuentwicklung war eine Anfrage der Dresdner Porzellansammlung an das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS. Konkret ging es um die Reparatur beschädigter Kunstgegenstände aus dem Residenzschloss Dresden. Dazu verfolgten die Wissenschaftler mehrere Ansätze: Um beispielsweise den fehlenden Ausguss einer Prunkvase nachzubilden, griffen sie zurück auf ein Druckverfahren mit dem Namen „Fused Filament Fabrication“. Dabei wird das gewünschte Bauteil linienweise aus dünnen, mit Porzellanpulver angereicherten Filamenten aufgeschichtet.

Zeitgleich erprobte das Konsortium mit der „Vat Photopolymerisation“ eine weitere additive Technik. In diesem Fall sollte ein etwa zehn Zentimeter langer abgebrochener Rüssel einer mit Elefantenköpfen verzierten Vase reproduziert werden. Aus einer eigens entwickelten Suspension aus lichthärtbaren Kunststoffmolekülen und Porzellanpulver schichteten die Forschenden das fehlende Element lagenweise aus Tausenden Schichten auf – jede nur etwa 25 Mikrometer dick. Zusätzliche innere und äußere Stützgerüste verhinderten, dass sich der Rüssel und die nachgebildete Bruchstelle während der Druck- und Brennprozesse verformten.

3D-gedruckter Porzellanrüssel mit passgenauer Bruchstelle. Die inneren und äußeren Stützstrukturen verhindern eine Verformung des Rüssels während des Brennprozesses.
3D-gedruckter Porzellanrüssel mit passgenauer Bruchstelle. Die inneren und äußeren Stützstrukturen verhindern eine Verformung des Rüssels während des Brennprozesses.
(Bild: Fraunhofer IKTS)

Fachwelt sieht Potenzial im 3D-Druck

Mit den Ergebnissen hätten sich alle Projektpartner sehr zufrieden gezeigt, heißt es vom Fraunhofer IKTS – einzig beim Fused-Filament-Fabrication-Verfahren ließ sich das gefertigte Bauteil nicht exakt an der Bruchkante befestigen, weil es im Brennprozess zu Verformungen gekommen war. Hier sei noch weiterer Entwicklungsbedarf nötig.

Dennoch: Der 3D-Druck ermöglicht eine qualitativ hochwertigere und detailgetreuere Restauration als bisherige Verfahren, sind sich die Auftraggeber sicher. Zudem erhoffen sie sich einen Schub für den digitalen Austausch zwischen nationalen und internationalen Kunstsammlungen. Denn für den 3D-Druck müssen die Vasenfragmente zuvor eingescannt werden und die dabei entstehenden Daten könnten Museen in Zukunft mit ähnlichen, aber an anderen Stellen beschädigten Exponaten abgleichen, so die Forschenden. Dadurch ließe sich ein unbeschädigter digitaler Zwilling vom Original generieren.

Beteiligt an der Erforschung der Fertigungsmethoden waren neben den Wissenschaftlern des IKTS Experten der Staatlichen Porzellan-Manufaktur Meissen sowie der Staatlichen Kunstsammlung Dresden – ebenso wie Anwenderforscher des KI Keramik-Instituts und der 3D-Druck-Dienstleister COX3D.

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