Comment protéger et préserver le patrimoine culturel ? Des chercheurs de 16 instituts Fraunhofer collaborent au projet du conseil exécutif sur le patrimoine culturel pour développer les technologies nécessaires à cette entreprise.

Qu'il soit visible dans les temples historiques, statues anciennes, ou des tableaux des grands maîtres, le patrimoine culturel doit être préservé. Mais l'entretien des trésors d'art historiques n'est pas uniquement de la responsabilité des restaurateurs – cette tâche nécessite des recherches et les solutions de haute technologie qu'elles peuvent apporter. Un coup d'œil à l'intérieur de certains des laboratoires Fraunhofer révèle que de nombreux chercheurs travaillent sur ce type de solutions.

Au total, 16 instituts Fraunhofer collaborent au projet de recherche sur le patrimoine culturel, avec leurs partenaires, les collections d'art d'État de Dresde et la bibliothèque d'État et universitaire saxonne de Dresde (SLUB). Le conseil d'administration de Fraunhofer soutient le projet avec un financement de 1,5 million d'euros. "Cela en fait l'un des plus grands projets de recherche allemands dans le domaine du patrimoine culturel, " dit le Dr Johanna Leissner, la coordinatrice bruxelloise du projet du comité exécutif et porte-parole de la Research Alliance Cultural Heritage. Les résultats du projet ont été présentés en septembre dernier lors de l'événement de clôture à Dresde – en tant que contribution de la Fraunhofer-Gesellschaft à l'Année européenne du patrimoine culturel.

Numérisation 3D sur tapis roulant

Une façon de sauver notre patrimoine culturel pour la postérité est de numériser des œuvres d'art en 3D, afin qu'ils puissent être utilisés à tout moment, même en parallèle :alors que des équipes de recherche examinent en ligne un temple numérisé, les visiteurs du musée du monde entier peuvent simultanément se promener virtuellement dans l'ancien bâtiment.

Jusqu'à maintenant, cette numérisation 3D a été une entreprise de longue haleine. "Maintenant, pour la première fois, notre outil de numérisation automatisé CultLab3D permet de transférer des collections entières de musées vers le monde numérique, " explique Pedro Santos, chef de département à l'Institut Fraunhofer de recherche en infographie IGD à Darmstadt. Scannez simplement le code QR d'un objet et posez la pièce sur un plateau – le reste se fait automatiquement. Le résultat est une réplique numérique en trois dimensions, et il est produit à une vitesse assez élevée :un nouvel artefact peut être numérisé toutes les cinq minutes. Neuf caméras photographient l'objet de plusieurs côtés.

Un logiciel spécial traite ces images pour générer la réplique numérique tridimensionnelle. Cette méthode fonctionne également avec de grandes statues, bien qu'elle doive alors être effectuée manuellement plutôt qu'automatiquement. C'est ainsi que les chercheurs de Fraunhofer IGD ont numérisé l'autel de Pergame - à l'aide d'un scanner laser léger. Aujourd'hui, les équipes de recherche vont plus loin :« A l'avenir, nous ne décrirons pas seulement la géométrie, texture et propriétés optiques des matériaux - en bref, l'extérieur d'un objet - mais inclura également son intérieur, " dit Constanze Fuhrmann, scientifique et coordinateur du sous-projet « Sculptures :nouveaux dommages et analyse des matériaux en 3D » à Fraunhofer IGD. "Les données sur l'intérieur et l'extérieur d'un objet, obtenu à l'aide de diverses technologies, seront uniformément combinés pour former un modèle 3D qui sera ensuite visualisé en 3D dans l'espace devant le moniteur. encadré "Analyse numérique 3D du matériel et des dommages").

La numérisation 3D rencontre les ultrasons

Par exemple, les experts ont élargi l'approche CultLab3D pour inclure une analyse par ultrasons. "En d'autres termes, dans la représentation numérique, les restaurateurs peuvent zoomer sur l'intérieur de l'objet, leur permettant de voir immédiatement s'il existe des instabilités cachées, corrosion ou trous, " dit Peter-Karl Weber, chef de groupe à l'Institut Fraunhofer de génie biomédical IBMT. Quoi de plus, ces analyses peuvent désormais être réalisées en quelques secondes seulement.

Ceci est rendu possible par une ceinture élastique fixée à l'objet. "Un transducteur à ultrasons est attaché à chaque ceinture. Une électronique spéciale permet à ces transducteurs de basculer entre l'émetteur et le récepteur. Maintenant, au lieu d'avoir à repositionner constamment le transducteur à ultrasons, il suffit de passer la ceinture sur l'œuvre d'art. Grâce aux QR codes sur les transducteurs, une caméra peut identifier la position à laquelle la tomographie ultrasonore a été enregistrée, et le logiciel insère les images échographiques dans le scan numérique.

Pour les examens échographiques, les médecins appliquent un gel sur la peau des patients pour transmettre les ondes ultrasonores dans le corps, mais ce gel endommagerait les œuvres d'art. Les chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour la recherche appliquée sur les polymères IAP développent donc un matériau permettant les tests par ultrasons couplés à sec. Ce matériau a les mêmes propriétés que le gel et peut être retiré sans laisser de résidus.

Or émaillé dans la voûte verte

La voûte verte du château de Dresde est l'un des musées les plus célèbres de Saxe. Il abrite également les trésors en or émaillé en filigrane du joaillier de la cour Dinglinger, représentant la cour du Grand Mogol de l'Inde.

Depuis des décennies, les pièces étaient exposées dans des vitrines qui, à l'insu du musée, dégageaient de nombreuses substances nocives. Par conséquent, l'émaillage complexe a progressivement commencé à se décoller. Les fragments ont été méticuleusement collectés, mais comment les restaurateurs pourraient-ils les rattacher ? Tout matériau de conservation adapté doit répondre à des exigences extrêmement strictes :il doit être transparent, très durable et ont des propriétés similaires à celles du verre, et il doit également lier fermement l'émail et le métal.

« Nous avons développé un matériau approprié pour cela à l'Institut Fraunhofer de recherche sur les silices ISC de Würzburg il y a vingt ans :l'émail ORMOCER , " explique le Dr Gerhard Schottner, qui y dirige le département de recherche sur le verre. Outre son aptitude à la conservation durable des trésors émaillés, il peut également lier durablement l'ivoire et le cristal de roche, comme cela a été découvert dans le laboratoire de restauration des collections d'art de l'État de Dresde. Malheureusement, au cours des années, les matières premières fournies par les sources industrielles sont devenues indisponibles dans la qualité requise, et même la moindre impureté peut entraîner des différences dans la synthèse de ces composés organiques du silicium. Et maintenant ? « Nous avons besoin du meilleur matériel pour préserver le patrimoine culturel, mais les quantités nécessaires sont assez faibles, " explique Schottner. Cela rend le développement et la vente de matériaux non rentables pour les entreprises orientées vers les affaires. Le projet du conseil d'administration et le financement de la Fondation fédérale allemande pour l'environnement ont offert une solution à ce dilemme. L'équipe ISC a analysé les matières premières et les différentes étapes de leur production jusque dans les moindres détails des réactions chimiques, y compris les niveaux d'humidité et de température, et examiné l'impact des différents solvants sur le produit final. Maintenant, le processus est presque terminé :le matériau est en phase de test final, et le restaurateur en charge, Rainer Richter des collections d'art de l'État de Dresde, est extrêmement satisfait.