Startseite
Leben
Forschung und Technik
Paris
Notre-Dame aus dem 3-D-Drucker: Digitale Technologie könnte wichtige Rolle bei Wiederaufbau spielen
Um die Notre-Dame-Kirche wiederaufzubauen, erfassen Spezialisten auch Form und Lage der Trümmerteile in Datenbanken.
Der Grossbrand in der Kathedrale Notre-Dame in Paris hat die Weltöffentlichkeit entsetzt. Der Dachstuhl aus jahrhundertealten Eichenstämmen brannte komplett aus, die ikonische, 93 Meter hohe Turmspitze stürzte ein wie ein Kartenhaus. Die Glut war noch nicht erloschen, da kündigte Frankreichs Staatspräsident Emmanuel Macron bereits an, die Kathedrale innerhalb von fünf Jahren wiederaufzubauen – pünktlich zu den Olympischen Spielen 2024. Man werde die «besten Architekten» gewinnen, um das Denkmal zu rekonstruieren, so Macron.
Seitdem die französische Regierung einen Architekturwettbewerb ausgelobt hat, tobt zwischen Architekten und Denkmalschützern ein Streit darüber, ob man das 850 Jahre alte Gebäude originalgetreu –das heisst auch in seiner Originalsubstanz – wieder aufbaut oder es mit zeitgenössischen Elementen verbindet. Und welche Materialien man bei der zweiten Variante verwendet: Holz? Beton? Metall? Glas? Die Frage ist: Wie viel Futurismus verträgt ein Gotteshaus?
Der Stararchitekt Norman Foster, der die Kuppel auf dem Reichstagsgebäude in Berlin entwarf, hat eine Glas- und Edelstahlkonstruktion anstelle des abgebrannten Turmes vorgeschlagen. Sein Argument: Ein originalgetreuer Nachbau sei nicht möglich, weil eine Kathedrale ein bauliches Kontinuum darstelle, das über die Jahrhunderte verschiedene Baustile widerspiegelt. Auch andere Architekturbüros haben teils futuristische Entwürfe präsentiert. So schlagen die italienischen Architekten Massimiliano und Doriana Fuksas eine Kristallstruktur vor, welche die Zerbrechlichkeit symbolisiert. Doch bevor man der Kathedrale eine neue Spitze aufsetzt, müssen Restauratoren die Struktur Stein für Stein prüfen. Denn durch die extreme Hitze, die bei dem Brand entstand, können die Eisengitter, welche die Steine verbinden, geschmolzen und verzogen sein, was sich auf die gesamte Statik auswirkt. Das Problem: Aus dem Mittelalter gibt es keine Baupläne, sodass die Restauratoren nicht wissen, welche Teile sie wohin platzieren. Und die existierenden Pläne aus dem 19. Jahrhundert haben wiederum nicht die Genauigkeit, dass jeder Stein abgebildet ist.
So sah es unmittelbar nach dem Brand aus:
Modelle dank Lasertechnologie
Helfen könnten beim Wiederaufbau von Notre-Dame digitale Technologien. Wissenschaftler der Universität Bamberg in Bayern haben im Rahmen eines Forschungsprojekts 3-D-Scans vom Querhaus der Kathedrale erstellt. Von 2015 bis 2018 wurden mithilfe von Laserscannern mehrere Einzelscans aus verschiedenen Perspektiven erstellt, weil Bauelemente wie etwa Pfeiler aus bestimmten Blickwinkeln verschattet sind. Das Verfahren funktioniert vereinfacht gesagt so: Der Laserscanner sendet einen Laserstrahl aus, der von einem Objekt – etwa einer Säule – reflektiert wird. Aus der Zeit, die vergeht, bis das Lichtsignal an den Sensor zurückgeworfen wird, errechnet eine Software den Abstand und die Koordinaten des Oberflächenpunkts in einem Gitternetz. Die Laserscandaten werden schliesslich mithilfe eines CAD-Programms in einem räumlichen Modell als Punktewolke abgebildet. Diese Modelle könnten dabei helfen, Schäden zu identifizieren und das Bauwerk zu rekonstruieren.
«Um die Verformungen genau nachvollziehen zu können, müsste man die Bauteile im Rahmen eines vermessungstechnisches Monitorings nochmals scannen», erklärt Tobias Arera-Rütenik im Gespräch mit dieser Zeitung. Der Architekt ist wissenschaftlicher Mitarbeiter für digitale Denkmalerfassung und Denkmalmanagement an der Universität Bamberg. Er hat in der Vergangenheit unter anderem an der digitalen Gesamterfassung des Jüdischen Friedhofs Berlin-Weissensee mitgewirkt. Nun hat die Universität Bamberg offiziell Hilfe beim Wiederaufbau von Notre-Dame angeboten. Bei einem nochmaligen Scan könne man sehen, wie gross die Abweichungen etwa der Gewölbekappen sind und welche Veränderungen durch das Schadensereignis entstanden sind, so Arera-Rütenik.
So könnte die Notre-Dame künftig aussehen:
Lichtstrahl in den Himmel: Der Entwurf eines slowakischen Architektenbüros.
Der im November vergangenen Jahres verstorbene amerikanische Kunsthistoriker Andrew Tallon hat bereits vor einigen Jahren mit einer Kombination aus Laserscanverfahren und sphärischen Panoramabildern ein 3-D-Modell der Kathedrale erstellt, das aus einer Milliarde Datenpunkten besteht und beim Wiederaufbau als Template fungieren könnte. Das Entwicklerstudio Ubisoft gab sein Spiel «Assassin’s Creed Unity», für welches das gotische Bauwerk virtuell rekonstruiert wurde, eine Woche lang kostenlos zum Download frei – das Computermodell könnte Architekten ebenfalls als Arbeitsgrundlage dienen.
Kalkstein im 3-D-Drucker
Wichtige Indizien liefert auch die Position der Trümmerteile in der Kathedrale – Experten sprechen vom «Versturz». «Der Versturz trifft Aussagen, wo ein Teil vermauert war», erklärt Architekt Arera-Rütenik. Wie bei einem Puzzle könne man sagen, dieser Stein gehöre zur südlichen Gewölbekappe und so eine höhere Zuordnungswahrscheinlichkeit erzielen. Bei der Katalogisierung der Bauteile könnten digitale Management-Systeme, in denen sich riesige Datenmengen speichern lassen, eine wichtige Rolle spielen. Das sei auch für zukünftige Restaurationsarbeiten eine wichtige Informationsquelle, sagt Arera-Rütenik. Das setzt freilich voraus, dass alle Bauteile vollständig und unversehrt erhalten sind.
Die niederländische Firma Concr3de will indes Teile der Kathedrale aus dem 3-D-Drucker wiederherstellen. Das Konstruktionsbüro hat zu Demonstrationszwecken die dämonenhafte Skulptur «Le Stryge», die auf dem Dach von Notre-Dame befestigt war und bei dem Brand schwer beschädigt wurde, im 3-D-Druckverfahren reproduziert. Dabei kam eine Mischung aus Kalkstein und Asche zum Einsatz (der ursprüngliche Kalkstein, mit dem die Gewölbekappen von Notre-Dame aufgemauert wurden, stammt aus Steinbrüchen, die unter der Stadt begraben liegen). «Wir sahen den Turm einstürzen und dachten, wir könnten eine Möglichkeit finden, alte Materialien mit neuer Technologie zu verbinden, um den Wiederaufbau zu beschleunigen», sagte der Architekt Eric Geboers dem Fachportal «Dezeen». Eine simple Kopie, die vorgibt, dass es niemals ein Feuer gibt, wäre eine «historische Falschmünzerei».
Denkmalexperte Arera-Rütenik gibt jedoch zu bedenken, dass man für einen 3-D-Druck nicht die notwendigen Daten besitze. Er ist zudem skeptisch, was die Werkstoffe betrifft: 3-D-Druck arbeite meist mit Materialien wie Kunststoff, die nicht Teil historischer Bauwerke seien. Zwar gebe es mittlerweile Steinmetzroboter, die Naturstein grob ausschneiden können. Doch am Ende müsse immer noch der Mensch Hand anlegen, um den Stein zurechtzuhauen. «Denkmäler aus 3-D-Druck ist Science-Fiction», sagt Arera-Rütenik.
Notre-Dame - Bilder von den ersten Tagen nach dem Inferno:
