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Prof. Dr. Martin Koch (UMR) und Team geben neue Einblicke in Kulturgut

Mit Terahertz-Strahlung schaut das Team unter die Farbschichten des mittelalterlichen Trinitatis-Altar in Hildesheim und entdecken verborgene Schäden am Kulturgut.

Das Messsystem scannt die Heilige Kunigunde auf dem Messtisch ab. Sie ist eine der Skulpturen des Trinitatis-Altars. Bildnachweis: Martin Koch.

Wie sieht es unter der Oberfläche eines mehr als 600 Jahre alten Kunstwerks aus? Dieser Frage ist die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Martin Koch von der Philipps-Universität Marburg mit einem Forschungsteam der HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Hildesheim/Holzminden/Göttingen am Trinitatis-Altar des RPM Museum Hildesheim nachgegangen. Mit einem Terahertz-Scanner tasteten die Forschenden ausgewählte Bereiche der mittelalterlichen Skulpturen berührungslos und zerstörungsfrei ab. Das Ziel ist es, Veränderungen im Materialgefüge sichtbar zu machen, die von außen nicht oder nur schwer zu erkennen sind – etwa Hohlräume, Fraßgänge oder Ablösungen zwischen verschiedenen Materialschichten. Dr. habil. Lara Weiss, Leiterin des RPM, freut sich auf die detaillierten Untersuchungsergebnisse zu dem qualitätvollen Altar: „Gerade bei uns im Museumsbereich könnte diese Forschung die zukünftigen konservatorischen Behandlungsmethoden entscheidend beeinflussen und wesentlich zum Erhalt des Kulturgutes beitragen“.

Die Marburger Arbeitsgruppe bringt dafür ihre langjährige Expertise im Einsatz von Terahertz-Strahlung ein. Terahertz-Strahlen sind elektromagnetische Wellen im Übergangsbereich zwischen Mikrowellen und dem Infrarotbereich unterhalb des sichtbaren Lichtspektrums. Sie können in bestimmte Materialien eindringen und dadurch einen zerstörungsfreien Blick ins Innere ermöglichen. Die HAWK‑Arbeitsgruppe von Dr. Kirsti Krügener ergänzt dies um die restaurierungswissenschaftliche Expertise, die für die Entwicklung objektbezogener Fragestellungen und die Interpretation der Messdaten erforderlich ist. Das Niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur (MWK) fördert das innovative Projekt der HAWK. Ziel ist, ein handliches, KI basiertes Terahertz‑System zu entwickeln, das auf die Anforderungen der restauratorischen Praxis abgestimmt ist, um Schäden an Objekten leichter und berührungsfrei detektieren zu können.


Messkampagne nimmt bislang unzugängliche Einzelteile in den Blick

Zum Einsatz kam die Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie (THz-TDS). Dabei werden kurze, gepulste Terahertz-Signale auf das Untersuchungsobjekt gerichtet. „Die Strahlung kann in oberflächennahe Materialschichten eindringen und wird an Übergängen zwischen unterschiedlichen Materialien oder an Hohlräumen teilweise reflektiert", sagt Physiker Martin Koch. Der Transmitter des Gerätes sendet also Signale mit einem Sendeantennenaufbau auf das zu untersuchende Objekt und fängt die reflektierten Signalen mit einem entsprechenden Empfangsantennenaufbau wieder auf. Aus dem empfangenen Signal lassen sich Informationen über den inneren Aufbau und den Zustand des Materials gewinnen. „Für die Restaurierung ist entscheidend, nicht nur die sichtbare Oberfläche, sondern auch den Zustand der tiefer liegenden Materialanbindungen einschätzen zu können“, erklärt die Restauratorin Roksana Jachim, „am Trinitatis-Altar können wir die THz-Messungen unmittelbar mit den restauratorischen Befunden am Objekt zusammenführen.“

Die Messungen erfolgten mit einem mobilen, robotergestützten THz-System – der Sensor ist direkt am Roboterarm montiert. Weil der Trinitatis-Altar für seine Restaurierung derzeit in einzelne Bestandteile zerlegt ist, ließen sich auch Bereiche untersuchen, die im aufgebauten Zustand nicht zugänglich wären.

Am Messtisch untersuchen die Forschenden (Prof. Dr. Martin Koch in der Mitte) die Holzskulpturen des Altars. Bildnachweis: Alissa Lange.


Langzeitmonitoring und KI-gestützte Auswertung

Die aktuellen Untersuchungen knüpfen an frühere Arbeiten der HAWK und der Marburger THz-Forschung an. Zwei Skulpturen des Altars hatte die Gruppe bereits in einem Vorgängerprojekt untersucht, nun werden diese erneut vermessen. Der Vergleich der Messdaten soll zeigen, wie zuverlässig sich strukturelle Merkmale über längere Zeit erfassen und Veränderungen dokumentieren lassen. Damit prüft das Team zugleich, ob sich die Terahertz-Technologie künftig für ein Langzeitmonitoring empfindlicher Kulturgüter einsetzen lässt. Das Forschungsprojekt „Heritage Resilience Analysis – HeRA“ soll die Methode darüber hinaus weiterentwickeln, unter anderem durch eine KI-gestützte Auswertung der Messdaten.


Der Trinitatis-Altar

Der kunstvolle Altaraufsatz aus dem ehemaligen Trinitatisspital in Hildesheim zählt zu den bedeutendsten Werken der ersten Hälfte des 15. Jahrhunderts in Niedersachsen. Mit seiner qualitätvollen Schnitzkunst und der vielschichtigen historischen Fassung ist es ein herausragendes Zeugnis spätmittelalterlicher Frömmigkeits- und Bildkultur der Region. Der Altar verfügt über 23 Einzelskulpturen, die sich auf den Schrein, die Flügelinnenseiten und den Altarsockel verteilen. Die rückseitigen Flügelaußenseiten und die Schreinrückseite zeigen Malereien. Viele Standortwechsel in der Geschichte des Trinitatisaltars und frühere Eingriffe haben das Kunstwerk in einen empfindlichen Zustand versetzt, der die aktuelle Restaurierung erforderlich macht. Als langjähriger Kooperationspartner der HAWK macht das RPM Museum Hildesheim die umfangreichen Untersuchungen am Trinitatis‑Altar erst möglich.


Öffentliche Restaurierung im RPM

Das Publikum des RPM kann im Rahmen des regulären Museumsbesuchs immer dienstags von 16 bis 17 Uhr bei einer Schaurestaurierung der HAWK-Wissenschaftlerin und Restauratorin Roksana Jachim über die Schulter schauen und aus erster Hand erfahren, welche Arbeitsschritte für die Erhaltung des Altars notwendig sind.


Weitere Informationen

Roemer- und Pelizaeus-Museum Hildesheim: http://www.rpmuseum.de


Kontakt

Philipps-Universität Marburg
Prof. Dr. Martin Koch
Fachbereich Physik

E-Mail: martin.koch@physik.uni-marburg.de