Heritage Resilience Analysis - HeRA

Hintergrund

Die Erhaltung von Kulturgütern wird zunehmend durch die Klimakrise und drohenden Energieengpässen beeinflusst. Steigende Temperaturen, schwankende Luftfeuchtigkeit und Extremwetterereignisse wirken sich direkt auf empfindliche Materialien aus. Besonders sakrale Objekte aus Holz reagieren stark auf diese Veränderungen. Typische Folgen waren und sind ein verstärkter Schädlingsbefall (z. B. Anobien), eine vermehrte Schimmelpilzbildung und Ablösungen von Fassungen. Bislang existiert jedoch kein etabliertes Verfahren, mit dem sich der Zustand von Holzobjekten zerstörungsfrei und reproduzierbar in situ auch unterhalb der Oberfläche erfassen lässt. Damit fehlen wichtige Informationen über innere Strukturschäden, die durch biologische, chemische oder physikalische Belastungen entstehen.

Ein zuverlässiges, datengetragenes und objektives Monitoringverfahren ist deshalb dringend erforderlich: Nur so können verborgene Substanzverluste rechtzeitig erkannt, geeignete konservatorische Maßnahmen geplant und Risiken beim Transport oder Verleih datenfundiert eingeschätzt werden – abseits von subjektiven Einschätzungen von Bereichen in der Tiefe.

Fragestellung des Projekts

Das interdisziplinäre Forschungsvorhaben HeRA – Heritage Resilience Analysis entwickelt und erprobt erstmals ein automatisiertes Analyseverfahren, mit dem sich die Stabilität von Holzsubstanz zerstörungsfrei durch Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie (THz-TDS) bewerten lässt. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie zuverlässig sich strukturelle Veränderungen in Holzobjekten mit dieser Methode erfassen lassen und ob ein automatisiertes Auswertungssystem konservatorische Entscheidungen objektiv unterstützen kann. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf dem Einsatz von Künstlicher Intelligenz, die große Messdatensätze effizient auswerten und eine praxisnahe Klassifizierung – etwa in Form eines Ampelsystems – ermöglichen soll. Um hierfür belastbare Datengrundlagen zu schaffen, werden im Labor gezielt mit Pilzen und Insekten befallene Prüfkörper hergestellt, deren Ergebnisse zusammen mit Daten relevanter Originalobjekte, die Basis für die KI-gestützte Auswertung bilden.

Methodik und Kooperationen

Die THz-TDS erlaubt eine berührungsfreie Tiefendiagnostik von Holzstrukturen mit hoher räumlicher Auflösung. Aufbauend auf bestehenden Vorarbeiten wird:

• eine Datenbank restaurierungsrelevanter europäischer Hölzer erstellt,
• Holzprüfkörper gezielt mit relevanten Mikroorganismen und Insekten beimpft,
• Veränderungen der Festigkeit zusätzlich durch klassische Tests validiert,
• Machine-Learning-Algorithmen zur automatisierten Auswertung entwickelt,
• ein kompaktes, praxistaugliches THz-Handheld-System prototypisch aufgebaut.

Das Projekt wird getragen von der HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen (AG Viöl, Fakultäten Ingenieurwissenschaften und Gesundheit / Bauen und Erhalten) und unterstützt durch die Philipps-Universität Marburg (AG Koch, Fachbereich Physik). Assoziierte Partner sind u. a. das Dommuseum Hildesheim, das Niedersächsische Landesamt für Denkmalpflege, das Museum für Kunst und Gewerbe Hamburg, das Labor für Mikrobiologie der HAWK sowie die Bundesanstalt für Materialforschung (BAM) Berlin.

Projektziel

HeRA zielt darauf ab, ein praxisnahes System zu entwickeln, mit dem Restaurator/innen und Denkmalpfleger/innen den Substanzzustand von Holzobjekten auch unter der Fassung schnell, zerstörungsfrei und reproduzierbar feststellen können. Ein Ampelsystem (grün = stabil, gelb = unsicher, rot = instabil) soll objektive Entscheidungen über Transportfähigkeit, Verleih oder konservatorische Maßnahmen ermöglichen.

Langfristig strebt das Projekt die Marktreife eines portablen THz-Handheld-Systems mit integrierter KI-Auswertung an. Damit könnte weltweit ein neuartiges, ökologisch wie ökonomisch nachhaltiges Instrument für den Kulturgüterschutz und darüber hinaus verfügbar gemacht werden.