Naturwissenschaft trifft auf Kunstobjekt. Naturwissenschaftliche Anwendungen im Dienst von Kunst und Kulturellem Erbe

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2 Naturwissenschaft trifft auf Kunstobjekt. Naturwissenschaftliche Anwendungen im Dienst von Kunst und Kulturellem Erbe

3 Managementorganigramm der Reiss-Engelhorn-Museen

4 Die Forschungseinrichtungen der Curt-Engelhorn-Stiftung Die Museen werden durch umfangreiche Forschungseinrichtungen ergänzt. Das Curt-Engelhorn-Zentrum für Kunst- und Kulturgeschichte: Die Forschungsstellen und -projekte vertiefen Schwerpunkte einzelner Sammlungen der Reiss-Engelhorn-Museen und verbinden sie mit der internationalen Forschung. Das Curt-Engelhorn-Zentrum für Archäometrie (CEZA) mit dem Labor für Materialanalysen und dem Klaus-Tschira-Archäometrie- Zentrum an der Universität Heidelberg. Museums Management Mannheim GmbH (MMM) Entwicklung und Vermarktung von Ausstellungsprojekten mit Forschungsleistung

5 German Mummy Project (seit 2004) Gegenstand der Untersuchungen: über 40 verschiedene Ganzkörpermumien und Mumienteile aus den Sammlungen der rem sowie aus Museen und Institutionen in Europa Internationales und interdisziplinäres Wissenschaftsteam aus: Anthropologen, Anatomen, Medizinern, Chemikern, Physikern, Biologen, Genetikern, weiteren Spezialisten enge Kooperation mit der Europäischen Akademie Bozen, Institute for Mummies and the Iceman, PD Dr. Albert Zink. Ziel: Ermittlung einer möglichst umfangreichen Informationsbasis zu den einzelnen Mumien zur Rekonstruktion der Individualgeschichte und der jeweiligen Lebensumstände.

6 German Mummy Project (seit 2004) Folgende Untersuchungsmethoden finden dabei Anwendung: CT-Analytik (enge Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Mannheim) Genetische Untersuchungen Toxikologische Tests und Drogenanalyse Prüfung der Bakterien- und Pestizidbelastung 14 C- Datierung Keratin-Isotopie Untersuchung von Haarproben, gibt Aufschluss über Ernährungsgewohnheiten und konsumierte Substanzen, z.b. Nikotin FTIR-Spektroskopie Analyseverfahren mit infraroter Strahlung zur quantitativen Bestimmung von bekannten Substanzen, u.a. auch zur Identifizierung von Mikroorganismen Textilanalyse an Begleitfunden Medizinisch-pharmazeutische Untersuchungen Rapid-Prototyping generatives Fertigungsverfahren anhand von Konstruktionsdaten

7 EU-Projekt LeCHE ( ) LeCHE steht für Lactase persistance and the early Cultural History of Europe Untertitel Milk the ultimate health drink for Europeans over the last 7000 years Europäisches Netzwerk von 13 Forschergruppen aus 7 Ländern (Dänemark, Deutschland, Frankreich, Irland, Großbritannien, Schweden) Gefördert mit 3,3 Mio. Euro Ziel: Erfassung und Erklärung der Verbindung zwischen dem Beginn der Milchwirtschaft in Europa und im Nahen Osten, der Entwicklung der Ernährungsgewohnheiten und der Fähigkeit des Menschen, als Erwachsene Milch zu verdauen (Laktase- Persistenz). Ungefähre Dichte der Co-Evolution von Milchzuckerverträglichkeit und Milchwirtschaft in Europa. Die Graphik verdeutlicht, dass in Gebieten mit der höchsten Milchzuckerverträglichkeit auch die ältesten Spuren einer Milchwirtschaft zu finden sind.

8 EU-Projekt LeCHE (seit ) Überblick über die verschiedenen LeCHE- Projekte und ihre Zusammenhänge: Im Zentrum stehen die Archäologie und ihre Fundstellen Anwendung modernster bioarchäologischer Methoden - Paläogenetik - Isotopenanalyse (Herkunftsbestimmung über spezifische Zusammensetzung) - radiometrische Datierung (Altersbestimmung auf Basis der Zerfallsdaten natürlicher radioaktiver Isotope) zusammen mit archäologischen und archäozoologischen Untersuchungen

9 EU-Projekt Dress-ID ( ) Vollständiger Titel: Kleidung und Identität neue Blickwinkel auf Textilien im Römischen Reich Europaweit vernetztes Forschungs- und Ausstellungsprojekt unter Mannheimer Leitung, gefördert mit 2,45 Mio. Euro Interdisziplinäres Forscherteam aus Archäologen, Historikern, Papyrologen, Textilforschern und -restauratoren, Chemikern, Physikern, Archäozoologen Ziel: Identifizierung und Benennung von Bekleidungselementen, Analyse von Materialien, Untersuchung der Qualität auf Basis von Rohstoffen und Verarbeitungsformen, Analyse von Färbemitteln, Datierungen

10 EU-Projekt Dress-ID ( ) Schwerpunkt der rem innerhalb des Projekts neben der Erarbeitung einer Ausstellung: Grundlagenforschung im Bereich der Materialqualität Einrichtung eines Faserlabors (zusammen mit CEZA) Reihenuntersuchungen zu archäologischem und rezentem Vergleichsmaterial Optische Untersuchungen mit Auflicht- und Durchlichtmikroskopen und einem Rastelektronenmikroskop umfassende und zerstörungsfreie Analyse von Faserstrukturen Darüber hinaus Untersuchungen durch: Chemische Analysen von Färbemitteln Infrarotspektroskopie (quantitative Bestimmung bekannter Substanzen) 14 C-Datierung

11 3D-Scan 3D-Scan und 3D-Druckverfahren Ursprünglicher Einsatz in den Bereichen Design, Industrie und Medizin Verwendung bei der Erfassung von Bauwerken, archäologischen Funden, Grabungssituationen, Denkmälern und Höhlen sowie bei topographischen Geländeaufnahmen Gewinnung einer detaillierten realen Oberflächeninformation farbechte dreidimensionale Objektbetrachtung mithilfe einer hoch spezialisierten 3D- Software Ermöglicht digitale Objektvermessungen, -drehungen und -separierungen Dank mobiler Scanner auch Erfassung großer oder fragiler Objekte möglich In den rem kompletter Bereich der 3D-Datenerfassung mittels Stand-Scanner und mobilem Geräts verfügbar 3D-Scan des Sarginhaltes von Anna Maria Luisa de Medici

12 Vom 3D-Scan zum 3D-Druck CT an der Universitätsmedizin Mannheim (UMM) zur Erfassung der Tiefen- und Dichteninformation der inneren Strukturen Keltischer Schädel Alle FotosW. Rosendahl, rem

13 Vom 3D-Scan zum 3D-Druck 3D-Oberflächen-Scan mittels eines Stand-Scanners Alle Fotos W. Rosendahl, rem

14 Vom 3D-Scan zum 3D-Druck Drucktechnik: Schichtaufbau in dünnen Lagen mit sehr feinem Polymergipspulver An den Stellen, die später Bestandteil des Modells sein sollen und durch den eingelesenen 3D-Datensatz festgelegt sind, wird ein auf Wasser basierender Binder injiziert, ähnlich dem Tintenstrahlprinzip. Über farbigen Binder ist auch eine vollfarbige Ausführung möglich. Alle Fotos W. Rosendahl, rem

15 Vom 3D-Scan zum 3D-Druck Nach dem Trocknungsprozess wird das lose Pulver entfernt und man erhält das fertige Modell Alle Fotos W. Rosendahl, rem

16 Vom 3D-Scan zum 3D-Druck Original und Replik All photos from W. Rosendahl, rem

17 Vom 3D-Scan zum 3D-Druck bis zur Grundlage von Gesichtsrekonstruktionen

18 Vom 3D-Scan zum 3D-Druck bis zum Ersatz nicht transportabler Objekte in einer Ausstellung Replik der Tumbenplatte des Doppelgrabmals Kurfürst Ruprechts und seiner Ehefrau Elisabeth. Original aus hellgrauem Sandstein (vor 1419), in der Heiliggeistkirche Heidelberg, H 225 cm, B 125 cm

19 Das Curt-Engelhorn-Zentrum für Archäometrie (CEZA) Gründung 2004 Europaweit bietet das CEZA als einzige Einrichtung das gesamte Spektrum archäometrischer Untersuchungsmethoden an. Kulturhistorische Fragestellungen werden mit naturwissenschaftlichen Methoden beantwortet. Dazu zählen Fragen nach Herkunft, Zusammensetzung, Herstellungstechnologie, Echtheit und Datierung von Kulturgütern.

20 Das Labor für Materialforschung Analysemethoden (Auswahl Anorganik) Röntgenfluoreszenzanalyse (eine der wichtigsten Einrichtungen der modernen Analytik) Identifizierung der chemischen Elemente eines Objekts über die elementspezifische Fluoreszenzstrahlung (ausgelöst durch Röntgenstrahlen) Neutronenaktivierungsanalyse Analyse von Spurenelementen in Keramik, Glas, Glasuren, Pigmenten und Metallen zur Ermittlung der Herkunft Pb210-Echtheitstest radioaktives Isotop mit einer Halbwertszeit von 22,3 Jahren, das bei der Verhüttung von Metallen (v.a. Kupfer, Zinn) entsteht, Nachweis von Pb210 im Metall beweist Herstellung im 20. Jh. = Fälschung

21 Das Labor für Materialforschung Analysemethoden (Auswahl Anorganik und Organik) Spurenelement und Isotopenanalyse (Kombination von Osmium-, Strontium-, Blei- und Neodym- Isotopenuntersuchungen, deutschlandweit einzigartig) über die spezifische Zusammensetzung von Spurenelementen und Isotopen eines Stoffes kann die Herkunft eines Rohstoffs und Migration von Mensch und Tier bestimmt werden (z.b. Strontiumisotopen-Analysen an Zahnschmelz und Knochen zum Nachweis ur- und frühgeschichtlicher Landnutzung und Mobilität) Atomabsorbtionsspektrometrie genaue quantitative Bestimmung fast aller festen Elemente in kleinsten Probemengen (Metalle, Glas, Glasuren) Mikroskopie (Stereo-, Auflicht- und Durchlichtmikroskopie), Rasterelektronenmikroskopie

22 Das Labor für Materialforschung Fortsetzung Anorganik : Einzigartig fast zerstörungsfreie Analyse von Goldobjekten zur Echtheitsbestimmung in zwei Schritten: 1. Laserablation: per Laser kann eine minimale, mit dem Auge nicht sichtbare Probenschicht aus der Goldoberfläche abgetragen werden. 2. Massenspektrometrie: Die Probe wird in der Plasmafackel verdampft, die chemische Zusammensetzung des Goldes kann bestimmt werden. Da diese sich deutlich von modernen Legierungen unterscheidet, kann hierüber die Echtheit des Metalls bestimmt werden.

23 Das Klaus-Tschira-Archäometrie-Zentrum Der modernste Komplex an Laboren und wissenschaftlichen Büros zur naturwissenschaftlichen Altersbestimmung in Deutschland (Organik) Labor für Physikalische Altersbestimmung Altersbestimmung mittels 14 C-Methode und Thermolumineszenz Teilchenbeschleuniger als innovative Basis für die 14 C-Methodik Labor für Dendrochronologie (Betrieb ab 2014) Intensivierung der bisherigen Zusammenarbeit zwischen Botanik und Physik und Erhaltung der einmaligen Bestände im Jahrringarchiv (bisher an der Uni Hohenheim angesiedelt)

24 Das Klaus-Tschira-Archäometrie-Zentrum 14 C-Methode Altersbestimmung von organischen Proben (Holz, Holzkohle, Knochen, organische Reste, Stoffgewebe,...) in den letzten Jahren Thermolumineszenz in nicht leitenden Substanzen gespeicherte Energie der in der Natur immer vorhandenen ionisierenden Strahlung Diese Thermolumineszenz wird durch Erhitzung (bspw. beim Brennvorgang) gelöscht, die Akkumulation beginnt von neuem. Gebrannte Objekte (Keramik, Porzellan, Ziegel, etc.) und Sedimente können über erneute Erhitzung und Registrierung der Lichtmenge in Abhängigkeit von der Temperaturerhöhung (Messung der seit dem Brand aufgenommenen Strahlendosis) grob datiert werden.

25 Das Curt-Engelhorn-Zentrum für Archäometrie (CEZA) Aktuell in der Entwicklung : Methode zur Echtheitsbestimmung von Gemälden über die Authentizität der Leinwandfirnis mit einer Gasquelle können in der Firnis die fossilen Komponenten bestimmt werden. Ihr Vorhandensein lässt auf einen industriellen Herstellungsprozess schließen. Die Gasquelle benötigt nur sehr kleine Probenmengen: Mikro-Gramm an Kohlenstoff Neues Verfahren zur Herkunftsbestimmung von Marmor Analyse der Isotopensignaturen der Elemente Neodym und Osmium aufgrund ihrer kurzen Verweildauer im Meerwasser und damit regional oft sehr unterschiedlichen Isotopenverhältnissen. Ergebnisse sind bisher vielversprechend, bspw. deutliche Unterscheidung von Carrara- und Kykladenmarmor.