Geschichte zum Leben erweckt: Rekonstruktion von Keramikporzellan aus dem 17. Jahrhundert dank 3D-Scannern

China ist ein Land mit gigantischen Ausmaßen und einer beeindruckenden Geschichte. Seine Kultur hat längst den Weg ins internationale Bewusstsein gefunden – von der chinesischen Küche bis zur chinesischen Technologie gewinnt sie immer mehr Ansehen. Seine filigranen Ornamente, von denen die Porzellanornamente am bekanntesten sind, bilden hier keine Ausnahme. Schon zu Zeiten der Han-Dynastie (206 v. Chr. bis 220 n. Chr.) wurde das Porzellan mit den typisch blau-weißen Schnörkeln und Mustern in aller Herren Länder verkauft. Es ist zum Synonym der chinesischen Kultur geworden – oder zumindest die sehr einfach erkennbaren chinesischen Motive.

Das Licht der Welt erblickte das jahrhundertealte Porzellan im Süden Chinas, in Jingdezhen. Hier und in der Umgebung von Jingdezhen wurde ein Großteil des Porzellans hergestellt, dessen Ausfuhr für den chinesischen Markt ebenso wichtig wie für den internationalen Markt war. Glücklicherweise wurde der Transport der fragilen Gegenstände durch die nördlich und südlich der Stadt fließenden Gewässer deutlich erleichtert. Aufzeichnungen belegen, dass europäische Reisende bereits im 15. Jahrhundert chinesisches Porzellan einkauften. Im 17. und 18. Jahrhundert zog der ostasiatische Markt mit seinem Tee, seiner Seide, seinen Gewürzen und natürlich seinem Porzellan weitere europäische Handelsunternehmen an. Zwischen 1602 und 1682 soll die Niederländische Ostindien-Kompanie zwischen 30 und 35 Millionen Artikel exportiert haben.

Das Projektziel wurde erreicht: mit neuer Technologie alte, wertvolle Objekte wieder zum Leben erwecken.

Für ihr gemeinsames Projekt, die Geschichte des Porzellans wiederauferstehen zu lassen, setzten die Designerin Maaike Roozenburg und die führende Universität der Niederlande, die Technische Universität Delft (Fakultät für Industriedesign), 3D-Scanner ein, die sie vom Artec Ambassador 4C Creative CAD CAM Consultants bezogen. „Die Geschichte des Porzellans ist so spannend“, meint Roozenburg. „Die Menschen waren richtiggehend besessen davon. Jeder wollte es haben, und deshalb begann China, speziell für die westlichen Märkte Porzellan herzustellen. Alle Königshäuser Europas liebten es.“ In den Niederlanden war chinesisches Porzellan so begehrt, dass niederländische Keramikkünstler versuchten, es zu imitieren. Daraus entstand das so genannte „Delfter Blau“, ein Porzellan, das einen bedeutenden Industriezweig begründete. „Im 17. Jahrhundert schmückten die Keramikvasen aus Delfter Blau die Gärten des königlichen Schlosses Het Loo in Apeldoorn“, berichtet Roozenburg. „Jetzt sind leider keine mehr übrig. Archäologen fanden nur noch ein paar Kleinteile und den wissenschaftlichen Beweis, dass sie sich dort befanden, zusammen mit Zeichnungen und Gemälden.“

Da die beiden einzig verbliebenen Vasen aus dem 17. Jahrhundert nicht transportiert werden durften, nahmen die Artec-Scanner den Weg auf sich.

Um die chinesisch inspirierten Vasen aus Delfter Blau zu rekonstruieren, wurden die Originale benötigt. Auf der ganzen Welt gab es nur noch zwei: eine in Erddig Hall in Großbritannien und eine im Schlossmuseum Favorite in Rastatt. „Ein Glück, dass sich die Königshäuser diese Vasen damals gegenseitig schenkten!“ so Roozenburg. Da die Vasen ihre Heimatschlösser nicht verlassen durften, reiste das Team mitsamt der Artec Scanner nach Großbritannien und Rastatt. Um unerwartete Probleme oder Verzögerungen zu vermeiden, wurden zuvor Styropormodelle der Vasen hergestellt, an denen das Team üben konnte. „In einem englischen Schloss möchte man keine Überraschungen erleben und auch nicht improvisieren!“ Roozenburg lacht.

„Das Spannende am Scannen ist meiner Meinung nach, dass man beim Digitalisieren auch mit wertvollen, sehr zerbrechlichen Objekten, die im Museum bleiben müssen, experimentieren kann“, so Roozenburg. „Man hat völlig neue Möglichkeiten, mit historischen Objekten zu arbeiten, die man normalerweise nicht anfassen darf.“

Während des Scanprozesses der Vase ergaben sich dennoch Schwierigkeiten – in diesem Fall ein beim Scannen häufig auftretendes Problem: die Reflexionseigenschaft von Porzellan. „Wir dachten, es funktioniert nicht, aber letztendlich klappte es mit Artec Eva dann doch viel besser als gedacht“, freut sich Roozenburg.

Der Scanner Artec Eva ist ein bedienungsfreundlicher, hochpräziser Scanner und die ideale Lösung für fast alle Objekte mittlerer Größe und Gegenstände mit glänzender Oberfläche – was im Falle der Vasen von großem Vorteil ist. Durch die Streifenlichttechnologie ist er sicher in der Bedienung und erzeugt präzise, hochauflösende Messdaten.

Bevor die Entscheidung auf die tragbaren Scanner von Artec fiel, probierte Roozenburg es zunächst mit einem CT-Scanner. Doch das funktionierte wegen des CT-Verfahrens nicht: Die Strahlen des CT-Scanners schneiden das Objekt in einzelne Scheiben, die dann mit einer Software wieder zusammengesetzt werden. „Der Scanvorgang lief nicht reibungslos ab, und der Nachbearbeitungsaufwand war sehr hoch“, fügt sie hinzu.

Um die Vase so wenig wie möglich zu bewegen und stabiler aufzustellen, wurde eine runde Plattform mit einem kleinen Motor gebaut. Die Vase wurde auf die Plattform gestellt und langsam gedreht. Auf diese Weise konnte sie mit dem Scanner Artec Eva, der auf ein Stativ geschraubt war, vollständig und gleichmäßig aufgenommen werden.

Um die dekorativen Ornamente wie Löwenköpfe und Muscheln zu scannen, wurde Artec Space Spider eingesetzt. Seine extreme Präzision und die ultrahohe Auflösung prädestinieren den Scanner für kleinere Objekte. Für die filigranen Details und die satten Farben der Vase war Artec Space Spider die ideale Lösung. Nach dem Scannen wurden die Ornamente in MATLAB noch einmal überarbeitet wurden. Erst dann gehen sie in den 3D-Druck. Man kann nicht die Vase als Ganzes nehmen – man muss sämtliche Details entfernen und verschiedene Teile mit verschiedenen Gussformen herstellen, bearbeiten und größenmäßig wieder anpassen“, erklärt Roozenburg.

Die neuen Vasen mussten in mehreren Schritten gegossen, gedruckt, zusammengesetzt und bemalt werden.

Anschließend gingen sämtliche Scan-Daten wieder nach Amsterdam, um dort weiter bearbeitet zu werden. Der Vasenkörper wurde in Artec Studio, MATLAB, Sketchup und Geomagic Studio 2013 nachbearbeitet. Auf diese Weise entstand ein detailliertes Modell, das für die Fertigung der Schlickergussform per CNC-Fräse verwendet wurde.

Bertus Naagen, Laborleiter an der Fakultät für Industriedesign der TU Delft, erklärt die Nachbearbeitung der Scans in der Software Artec Studio. „Für jeden einzelnen Scan haben wir sämtliche Standard-Bearbeitungsschritte durchgeführt, wie zum Beispiel die Grob- und Feinregistrierung, die globale Registrierung, die Entfernung der Ausreißer und die scharfe Fusionierung (anhand des Radius). Dann haben wir den Filter für kleine Objekte angewendet. Anschließend richteten wir alle Scans aus und führten eine scharfe Fusionierung mit der Option „Watertight“ durch. Damit wird sichergestellt, dass das Polygonnetz keine Löcher aufweist. Im letzten Schritt wurden die Daten im STL- oder OBJ-Format exportiert.“

Ein weiterer Faktor, der zu berücksichtigen war: Keramik „schwindet“ beim Brennprozess, das heißt es schrumpft. Deshalb musste das Modell vergrößert werden, um die Schrumpfung auszugleichen. Nach dem Guss und dem Aufbringen der Ornamente wurden die verzierten Vasen einzeln glasiert und bemalt. Und so wurde schließlich das Projektziel erreicht: mit neuer Technologie alte, wertvolle Objekte wieder zum Leben erwecken. „Das Beste daran ist: Man sieht am Ende nicht, dass neue Techniken angewendet wurden. Die 45 fertigen Vasen sehen genauso aus wie die Originale – es ist, als ob wir uns im 17. Jahrhundert befänden und die Stücke frisch aus dem Ofen kämen“, meint Roozenburg.

Der TU-Scanexperte Naagen hat mit Roozenburg schon an verschiedenen Projekten gearbeitet und in diesem Fall „mehrere Jahrhunderte des kulturellen Austauschs zwischen den Niederlanden und China wiederbelebt.“ Mit Begeisterung unterstützt das Team um Naagen Projekte, die die Relevanz von Geschichte zeigen. Ihr besonderes Interesse gilt dabei der Verknüpfung moderner Technologie mit dem kulturellen Erbe. „Das ist Kultur“, sagt er. „Und wir sollten sie allen Menschen auf der Welt zugänglich machen.“

Bei der detaillierten Rekonstruktion alter Kunstwerke zählt jedes Detail.

In den Niederlanden, vor allem in Delft, wurden auch Trinkgefäße, Schalen und Teller aus Porzellan entdeckt und ausgegraben: Überbleibsel der chinesischen Geschichte und Zeugen einer chinesisch-holländischen Handelsstraße aus dem 17. Jahrhundert. „Geschirr aus dem 17. Jahrhundert ist sehr zerbrechlich und meist schon beschädigt. Es wird in Museen hinter Vitrinen aufbewahrt und darf auf keinen Fall angefasst werden“, erzählt Roozenburg. „Ich wollte es wieder auf den Esstisch bringen.“

Im Gegensatz zu den Vasen der Königshäuser, bei denen es darum ging, exakte Kopien herzustellen, verfolgte Roozenburg nun ein anderes Ziel: Sie möchte die Spuren der Geschichte zeigen. „Ich habe keine makellosen Kopien gemacht, sondern Nachbildungen, bei denen man Sprünge und Fehler sieht. Fehlende Teile habe ich nicht ersetzt – in dieser Hinsicht sind die Vasen wohl eher experimentelle Kunstwerke“, sagt Roozenburg. Sie hatte von Anfang an die Absicht, mit neuen Technologien zu arbeiten – dem Artec Space Spider –, um die vergessenen Porzellanobjekte nachzubilden und wiedereinzuführen. „Das ganze Scannen ist zwar nur Mittel zum Zweck, aber ein Mittel, dessen Handhabung man erst einmal lernen muss“, sagt sie. „Du musst es ein paar Mal machen, um wirklich zu verstehen, wie das Gerät funktioniert und wie es die Welt um dich herum erfasst. Das ist ein interessanter Prozess.“

Mit den 3D-Scans und -Drucken des Porzellans aus dem 17. Jahrhundert machte sich Roozenburg auf den Weg nach China und fragte dortige Keramiker, ob sie nach wie vor in der Lage seien, dieses Geschirr herzustellen.

„Faszinierend an der neuen Technologie ist, dass man ein Objekt mit digitalen Daten darstellen und es auf die andere Seite der Welt tragen kann“, meint Roozenburg. Im Hinblick auf Design und Farbe orientierten sich die chinesischen Keramiker an den Artec-Scans. Näheren Aufschluss über die Details gaben ihnen die Fotografien von Originalobjekten.

Handwerker in China modellieren die neuen Schalen mithilfe von Scans und Fotografien.

Als die neuen Objekte fertig waren, wurden sie gescannt, auf dem Bildschirm modelliert und ausgedruckt.

Um an den jahrhundertelangen wirtschaftlichen und kulturellen Austausch zwischen China und den Niederlanden zu erinnern, hat Roozenburg mittlerweile eine ganze Reihe neuer Designs kreiert. Sie orientieren sich an den historischen Objekten, mit denen Roozenburg zuvor gearbeitet hat.

„Es war spannend, die Funktionsweise des Scanners und die Art, wie er die Realität wiedergibt, kennenzulernen. Das Zusammenfügen mehrerer Teile eines Scans zu einem Objekt ist einfach und hat wirklich gut funktioniert. Das Scannen selbst ist wie Balletttanzen: Man experimentiert mit sanften Bewegungen und verschiedenen Blickwinkeln herum, um das Objekt zu erfassen.“

Laut Els Rappard-Oostland von Artec Ambassador 4C werden Artec-Scanner mittlerweile überall eingesetzt, in Universitätskliniken ebenso wie bei der Qualitätskontrolle großer Bagger. Bei diesem Projekt, so Rappard-Oostland, war es ein Glücksfall, dass die Becher, Schalen und Teller in Delft ausgegraben wurden, obwohl sie aus dem chinesischen Jingdezhen stammen und 400 Jahre alt sind.

„Das ist toll“, so Rappard-Oostland. „Mithilfe moderner Technologien konnten historische Gegenstände wieder zum Leben erweckt werden.“

„True replicas: to Delft and back“ ist ein Projekt, das in Zusammenarbeit mit dem Archäologischen Amt Delft, der Technischen Universität Delft, dem Museum Prinsenhof Delft und dem International Studio Jingdezhen durchgeführt wurde.

Besonderer Dank gilt: Ing. Bertus Naagen, Dr. Steven Jongma und Adriaan Rees

„Garden Vases Palace Het Loo“ ist ein Projekt für das niederländische Schloss Het Loo, das in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Delft, Schloss Favorite, Erddig Hall und Royal Tichelaar Makkum durchgeführt wurde.

Besonderer Dank gilt: Ing. Bertus Naagen, Suzanne Lambooy und Jan Kok