3-D-Druck von Naturstein für die Denkmalpflege

Historische Bauwerke und Denkmäler wurden oftmals aus Sandstein hergestellt. Dieser hat den Vorteil, dass er im Vergleich zu Granit oder Basalt leicht zu bearbeiten ist. Allerdings hat er den Nachteil, dass er nicht sehr witterungsbeständig ist. Daher müssen häufig Teile oder ganze Skulpturen im Rahmen der Denkmalpflege ausgetauscht werden. Hier stellt sich nicht selten die Frage, woher den Ersatz nehmen – wenn die ehemaligen Steinbrüche nicht mehr zugänglich sind?

Eine Alternative wird nun gemeinsam von der WZR ceramic solutions GmbH (Rheinbach), der Opus Denkmalpflege GmbH (Berlin) und der Professur Bauchemie und Polymere Werkstoffe der Bauhaus-Universität Weimar entwickelt. Die grundlegende Idee besteht darin, synthetischen Sandstein mittels des 3D-Druckverfahrens der Materialextrusion herzustellen. Dieses Material soll ohne eine thermische Nachbehandlung die notwendigen Eigenschaften für die Anwendung in der Denkmalpflege aufzeigen. Die Verfestigung erfolgt durch Geopolymere, die sich dadurch auszeichnen, dass ihre Herstellung eine deutlich geringere Umweltbelastung darstellt als die Erzeugung von Keramiken oder Zement.

Der 3-D-Druck von Skulpturen und Bauteilen denkmalgeschützter Bauwerke sowie die Fertigung von Steinersatz mit Geopolymer-Bindersystemen erfordern die Entwicklung neuer Fertigungstechnologien und speziell angepasste und abgestimmte Bindersysteme. Insbesondere die Einstellung der rheologischen Eigenschaften und der Reaktionskinetik erfordern ein hohes Maß an Materialentwicklung. Neben der Entwicklung des Geopolymer-Bindersystems sind zudem neuartige Zusatzmittel zu entwickeln, um die gewünschten rheologischen Eigenschaften einstellen zu können.

Im Gegensatz zu einem vom Steinmetz aus einem Stein herausgearbeitetem Objekt, kann durch die Materialextrusion eine Hohlstruktur, die lediglich ein inneres Stützgerüst aufweist, erzeugt werden. Dadurch werden auch große Objekte wesentlich leichter, was für den Restaurator eine deutliche Arbeitserleichterung darstellt.

Die äußere Kontur wird durch 3D-Daten, die durch Scanner vom Original abgenommen werden und digital nachbearbeitet werden, vorgegeben. Die Oberfläche wird zusätzlich mit einem Aufmaß versehen. Dadurch hat der Restaurator die Möglichkeit, die mittels 3-D-Druck erzeugte Oberfläche von Hand nachzuarbeiten. Auf diese Weise verleiht er dem Objekt eine Oberfläche, die der ursprünglich vom Steinmetz gefertigten entspricht.

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) gefördert.

Kontakt: Dr. Dieter Nikolay, WZR ceramic solutions GmbH: d.nikolay@wzr.cc

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