Komplettlösung Lineartechnik in der Bildanalyse: Röntgendiagnostik von Kunstwerken

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Lineartechnik und Kunst – wie passt das zusammen? Für die Analyse von Gemälden nutzt die Staatliche Akademie der Bildenden Künste Stuttgart eine spezielle Konstruktion aus Komponenten der Lineartechnik von Item. Diese lässt sich sowohl als Positioniereinheit zur Strahlenuntersuchung als auch als Untersuchungsstaffelei vielseitig nutzen.

Die Staatliche Akademie der Bildenden Künste (ABK) Stuttgart ist eine der ältesten und größten Kunsthochschulen in Deutschland. Zusätzlich zu Kunst, Architektur und Design gibt es die Fachgruppe Kunstwissenschaften – Restaurierung mit fünf Studiengängen. Einer davon beschäftigt sich mit der Konservierung und Restaurierung von Gemälden und gefassten Skulpturen. Für die Untersuchung von Gemälden setzt die ABK zusammen mit der Staatsgalerie Stuttgart auf die Röntgendiagnostik. Mithilfe der Röntgenaufnahmen lassen sich charakteristische Merkmale zum Malschichtaufbau oder auch Veränderungen oder sogar komplette Überarbeitungen oder Übermalungen erkennen.

Dazu wurde im Jahr 2020 in Kooperation mit der Staatsgalerie Stuttgart eine digitale Röntgenanlage angeschafft. „Wir benötigten allerdings zusätzlich eine Positioniereinheit, um die Gemälde mit den Speicherfolien für die Röntgenaufnahmen optimal zueinander anordnen zu können“, sagt Peter Vogel, Diplom-Restaurator und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der ABK. „Auf der Suche nach einem geeigneten Partner, der uns hierbei unterstützen kann, stieß ich auf Item. Gemeinsam entwickelten wir eine Positioniereinheit auf der Basis von Lineartechnik.“

Umständliche analoge Untersuchung

Es entstand eine Art Staffelei, in der nach Bedarf das Gemälde oder die Speicherfolie für die Röntgenaufnahmen präzise horizontal und vertikal bewegt werden können. Sowohl in der ABK als auch in der Staatsgalerie steht nun eine Einheit, die für unterschiedliche Untersuchungszwecke zum Einsatz kommt. Mit der Software Item MotionSoft gelang eine schnelle Inbetriebnahme der Linearachsen. „Bislang haben wir die Bilder aufwändig mit einem analogen Röntgengerät analysiert“, erklärt Peter Vogel. „Dazu mussten sie horizontal auf einem speziellen Gestell abgelegt werden.“ Mithilfe von Röntgentechnik erfolgten zahlreiche Detail­aufnahmen verschiedener Bereiche des Gemäldes. Aufgrund des geringen Abstandes der Röhre zu den Objekten entstand ein flacher Strahlenkegel, der zum Beispiel bei dickeren Holztafeln in den Überlappungsbereichen oft zu Verzerrungen geführt hat. Diese konnte die Bildbearbeitungssoftware beim Zusammensetzen der Einzelbilder nur mühsam oder gar nicht verarbeiten.

Mit Lineartechnik die Röntgenanalyse deutlich vereinfacht

Die neue Positioniereinheit auf Basis der Aluminiumprofile von Item lässt sich in zwei vertikale Ebenen unterteilen. Zum Röntgen wird das Gemälde in der vorderen Ebene platziert, während in der hinteren Ebene die dafür notwendige Kassette mit der Speicherfolie positioniert wird. Die Röntgenröhre wird in einem Abstand von bis zu vier Metern aufgestellt und bleibt dort dauerhaft stehen. Gemälde bis zu einer Größe von etwa 117 x 160 Zentimeter werden innerhalb eines speziellen Rahmens befestigt. Sie lassen sich mit der Lineartechnik sehr genau um ein Rastermaß verschieben und an die gewünschte Stelle verfahren.

Bei der Analyse wird die Röntgenkassette nach der Aufnahme automatisch zur Seite bewegt, die Speicherfolie wird entnommen, vom Scanner ausgelesen sowie gelöscht und danach wieder auf der Positioniereinheit platziert. Nach dem Wechsel der Folie kann eine definierte Position immer wieder präzise angefahren werden. Da die Röntgenkassette 35 x 45 Zentimeter groß ist, müssen je nach Bildgröße meist mehrere Aufnahmen gemacht werden, um das gesamte Gemälde abzubilden. Ab einer gewissen Größe ist es allerdings notwendig, sowohl den Röntgenapparat als auch die Speicherfolie zu bewegen. So können auch übergroße Bilder untersucht werden. Die 2,5 Meter hohe und 2,5 Meter breite Konstruktion bietet dafür optimale Möglichkeiten.

Zahlreiche Anforderungen an die Konstruktion

Die Positioniereinheit besteht aus vier Achsen. Für die horizontalen und vertikalen Linearführungen ist jeweils ein Motor verantwortlich. Zum Einsatz kommt das Item Linearsystem als Komplettlösung aus Lineareinheit, Motor, Getriebe und Steuerung. Die verwendete Lineareinheit KLE 8 80x80 verfügt dabei über einen abgedeckten Zahnriemen und bietet somit einen ausreichenden Schutz bei der Bedienung. „Wir bewegen uns ja hier nicht im Maschinenbauumfeld“, sagt Alexander Knoll, Projektverantwortlicher und Produktexperte bei Item. „Da keine Einhausungen vorgesehen sind, sorgen wir mit dem verdeckten Zahnriemen für maximale Sicherheit, um Quetschungen und andere Verletzungen zu vermeiden.“ Darüber hinaus entstehen keine Verschmutzungen und das System ist nahezu wartungsfrei.

Gleichzeitig ermöglichen die Lineareinheiten eine ideale Umsetzung von vertikalen und horizontalen Bewegungen und sorgen für ein ausgewogenes Kräfteverhältnis. „Wir mussten eine Konstruktion erstellen, die auch in vertikaler Richtung eine entsprechende Last transportieren kann“, erklärt Alexander Knoll. „Darin bestand auch eine besondere Herausforderung, die wir durch den Einsatz eines Sondergetriebes gelöst haben.“ So können zusätzlich zum Eigengewicht der Achse noch technische Ausrüstungen oder Gemälde bis zu einem Gewicht von 30 Kilogramm bewegt werden. In der Horizontalen ist ein Hub bis zu 1.600 Millimeter möglich, in der Vertikalen bis zu 1.800 Millimeter.

Nutzer hat stets die optimale Kontrolle über die Prozesse

Eine weitere Anforderung: Die zu untersuchenden Gemälde müssen äußerst vorsichtig behandelt werden. Nicht nur die Konstruktion selbst, sondern auch die Steuerung der Lineareinheiten durfte daher nicht zu einer Beschädigung der Kunstwerke führen. Mit der Software Item MotionSoft konnte das System in kurzer Zeit in Betrieb genommen werden. Für eine bessere Orientierung wurden einige Achsen farblich markiert. Der Nutzer erhält präzise Angaben, welcher Wegpunkt angefahren werden soll, und hat stets die optimale Kontrolle über die Prozesse. Die Software lässt sich aber auch an eine übergeordnete Steuerung anbinden. „Nach einer ersten Testphase sind wir gerade dabei, ein solches System zu etablieren“, erklärt Peter Vogel. „Damit fällt es auch Personen, die nicht ständig mit der Positioniereinheit arbeiten, leichter, diese zu bedienen. Eine solche übergeordnete Steuerung wird derzeit an der Fakultät Maschinen und Systeme der HS Esslingen speziell für unsere Bedürfnisse entwickelt.“

Schnellere Röntgenergebnisse und vielseitiger Einsatz der Lineartechnik

Der leichte und gleichzeitig stabile Aufbau ist optimal an die Raumverhältnisse angepasst. So bilden die Linearachsen bereits den Rahmen der Konstruktion. Zusätzliche Aluminiumprofile dienen als Rahmen für die zu untersuchenden kleineren Gemälde. Die gesamte Halteeinrichtung für das Gemälde fährt auf einem Schlitten in die definierten horizontalen und vertikalen Positionen. Größere Bilder können auf dem unteren Linearprofil abgelegt und untersucht werden. So bietet die Positioniereinheit vielseitige Verwendungsmöglichkeiten für unterschiedliche Bildgrößen und Untersuchungs­verfahren.

Die Autorin Anja Ehrmann ist Senior Content Managerin bei der Item Industrietechnik GmbH.