Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC

Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC ist eines der wichtigsten bayerischen Zentren für materialbasierte Forschung und Entwicklung in den Bereichen Energie, Umwelt und Gesundheit sowie auf dem Gebiet des Kulturgüterschutzes. Rund 380 Mitarbeitende arbeiten an innovativen Materialien und Technologien für nachhaltige Produkte und Verfahren. Forschungsschwerpunkte sind derzeit Batteriematerialien und -recycling, Hochtemperaturwerkstoffe, biobasierte, bioabbaubare, PFAS-freie Lösungen für Verpackung und Textilveredelung, Werkstoffen für die Wasserstoffwirtschaft, Sensortechnologien, Werkstoffe und Verfahren für Biomedizin, Pharma und Kosmetik.

Die passgenaue Materialentwicklung für Kunstobjekte, wie Goldemailpretiosen, mittelalterliche Glasmalereien oder glasierte Ziegel sind neben der Entwicklung und Anwendung von eigens entwickelten Glasdosimeter zur Früherkennung von Umwelt- und Klimaschäden ein Hauptforschungsgebiet des Instituts.

Das Fraunhofer ISC fördert mit dem Internationalen Zentrum für Kulturgüterschutz und Konservierung IZKK den Wissens- und Erfahrungsaustausch in der Region, national sowie international. Das IZKK wurde auf Initiative des Landkreises Main-Tauber zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Silicatforschung 2008 im Zisterzienserkloster Bronnbach gegründet. Die zentrale Aufgabe des Internationalen Zentrums für Kulturgüterschutz und Konservierungsforschung IZKK besteht darin, mit Seminaren, Fortbildungen und Tagungen ein regionales und auch internationales Fachpublikum anzusprechen. Das Angebot richtet sich sowohl an Restauratoren und Mitarbeiter von Museen und Ämter der Denkmalpflege, als auch an Forschungsinstitutionen und Hochschulen. 

LEISTUNGSANGEBOT IM KULTURERBEBEREICH

  • Glasdosimeter-Prinzip: Erfassung klimatischer Umgebungsbedingungen im Innenraum von Museen, Vitrinen, Depots und Kirchenfenstern sowie im Außenraum bei Bautenschutz und Standortbeurteilung
  • Bewitterungstests: Beständigkeitsprüfungen und Alterungstests von (Konservierungs-)Materialien und Materialverbünden durch beschleunigte Bewitterung mit entsprechender Schadenscharakterisierung im Bereich Restaurierung/Konservierung
  • Klima-TOM: In-situ-Untersuchung des Ausdehnungsverhaltens bzw. Schadensverfolgung von verschiedensten Materialkomponenten wie Glas, Holz, Beton, Mörtel, Polymere etc. sowie entsprechende Verbundsysteme unter künstlicher Bewitterung
  • Schadensdiagnostik an historischen Kunstobjekten und Nachverfolgung von Schadenprozessen anhand angepasster Modellmaterialien, z. B. Modellgläser, Modellemails
 

Referenzprojekte

Evaluierung und Modifizierung neuartiger Schutzkonzepte für durch anthropogene Umwelteinflüsse geschädigte Goldemailpretiosen, Elfenbein- und Bergkristallkunstobjekte (2015-2019)

Modellhafte Anwendung am national bedeutenden Sammlungsbestand des Grünen Gewölbes, Dresden

Projekt bei der DBU
Abschlussbericht

Abb.: Die klimatischen Bedingungen des abgebildeten Kabinettstückes „Hofstaat des Großmoguls“ von Johann Melchior Dinglinger und seinen Gebrüdern, Dresden 1701 bis 1708, wurden bereits mehrfach mit Glasdosimetern evaluiert
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Abb. 1 (links): Glasdosimeter-Untersuchungen innerhalb der Vitrine des „Großmoguls“ in einer Nische Abb. 2 (rechts): in der Vitrine mit der Emaille Pretiosen „Josua und Kaleb“ hinter dem ebenfalls emaillierten Sockel
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KLIMATOM

Thermo-optisches Messverfahren zur Untersuchung von Materialien, Schichten und Bauteilen bei wechselnden klimatischen Bedingungen

    Messverfahren

  • Berührungs- und zerstörungsfreie Konturanalyse im Durch- und Auflichtverfahren
  • Vermessung von Dimensionsänderung in definierten Temperaturbereichen und wechselnden Klimabedingungen
  • Bilderzeugung durch hochauflösende CMOS-Technologie

    Anwendungsbereiche

  • Online-Schadenscharakterisierung unter klimatischen Extremeinflüssen (von tiefkalt bis feucht-warm)
  • Oberflächencharakterisierung von Beschichtungen: Anti-Fog, Anti-Ice
  • Materialentwicklung -> Ausdehnungsverhalten von Dämmstoffen, Betonen und Verbundsystemen
  • Untersuchung von Kristallisationsvorgängen bzw. Ausfällungen bei wässrigen Lösungen

    Gerätedaten

  • Temperaturbereich: -70 °C bis +180 °C
  • Klimaprüfung: Temperaturbereich +10 °C bis +95 °C, Feuchtebereich 10 % bis 95 % r.F.
  • CMOS-Kamera-System mit einer Auflösung von 0,3μm und 20 Bildern pro Sekunde
  • Beleuchtung: 100 W LED-Array (wellenlängenselektiv) 

Abb. 1 (links): Messgerät mit Klimakammer, optischer Messeinrichtung und Auswertemonitor

Abb. 2 (rechts): Blick in die geöffnete Klimakammer mit einer beschichteten Glasprobe im weißen Ständer

©Fraunhofer ISC

Abb. 1 (links): Ergebnisbild einer in-situ-Untersuchung im KLIMATOM, transparente Beschichtung auf Glas mit Defektstellen, die sich unter definierten Klimabedingungen im Bereich zwischen -40 °C bis 160 °C und 30 % bis 95 % r.F. ausgebildet haben

Abb. 2 (rechts): schematische Darstellung des Geräteaufbaus eines „KLIMATOM“

© Fraunhofer ISC

Veröffentlichungen

Glasdosimeter – Frühwarnsystem vor Umweltbelastungen [ PDF ] / Glassdosimeters – Early Warning Systems for Environmental Impact [ PDF ]

KLIMATOM – In-situ characterization of materials with climate change conditions [ PDF ]

Ormocer®e zur Konservierung von Kunst- und Kulturgut [ PDF ]

KONTAKT

Gabriele Maas-Diegeler

Laborleitung Internationales Zentrum für Kulturgüterschutz und Konservierungsforschung IZKK

Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC
Bronnbach 28
97877 Wertheim

Tel. +49 9342 9221-704
gabriele.maas.diegeler [at] isc.fraunhofer.de