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Abb. 1: µ-Röntgen-Computertomographie des Griffs eines frühmittelalterlichen Langschwerts (Spatha). Dreidimensionale Darstellung der drei holzanatomischen Schnittebenen des Buchenholzfragments (Foto: J.Stelzner, LAD).

Abb. 2: µ-Röntgen-Computertomographie von Buchenholz, Querschnitt (Foto: J.Stelzner, LAD).

Abb. 3: µ-Röntgen-Computertomographie von Buchenholz, longitudinale Schnittrichtung (Foto: J.Stelzner, LAD).

Abb. 4: µ-Röntgen-Computertomographie von Buchenholz, radiale Schnittrichtung (Foto: J.Stelzner, LAD).

Abb. 5: µ-Röntgen-Computertomographie einer steinzeitlichen Holzprobe. Sichtbar ist der Zellkollaps im Inneren der konservierten Holzprobe (Foto: J.Stelzner, LAD).

Abb.6: Fotografie im Durchlichtmikroskop. Querschnitt eines römischen Eichenholzes (Foto: I.Stelzner/R.Lenz, abk–).

Abb. 7: Fotografie im Durchlichtmikroskop. Querschnitt eines römischen Eichenholzes. Durch UV-Licht werden die ligninreichen Bestandteile der Zellwand angeregt (Foto: I.Stelzner/R.Lenz, abk–).

Abb. 8: Aufnahme im Rasterelektronenmikroskop. Querschnitt eines steinzeitlichen, stark abgebauten Eichenholzes (Foto: I.Stelzner, abk–).

Abb. 9: Überblick über die wissenschaftliche Sammlung an archäologischen Holzproben aus dem KUR Projekt (Foto: RGZM, V. Iserhardt / R. Müller).

 

CuTAWAY – Konservierungs- und Materialanalyse von archäologischem Holz
  

In der gemäßigten Klimazone bewahren sich archäologische Holzfunde unter Sauerstoffabschluss über Jahrtausende. Trocknen die Artefakte nach ihrer Bergung, zerfallen sie innerhalb weniger Stunden. Konservatorische Maßnahmen sind Voraussetzung für den Erhalt des Fundmaterials. Fragen zur Wirkungsweise der Verfahren, zum Langzeiterhalt und ob die Konservierungsmittel eine zerstörungsfreie Analyse der Holzstruktur zulassen sind bisher nicht ausreichend geklärt.

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Aufgrund der Werkstoffeigenschaften und der Verfügbarkeit zählt Holz zu den am häufigsten verarbeiteten Materialien der Vorzeit. Bedauerlicherweise ist das organische Material in den meisten Fällen vergangen. Wo es erhalten ist, spielt das Material Holz eine Schlüsselrolle in der archäologischen Forschung. Neben kulturellen, technischen und funktionalen Aspekten der Herstellung und Nutzung enthält Holz auch Informationen zur vergangenen Umwelt. Hierzu gehören die Spektren der genutzten Holzarten ebenso wie die Jahresringe oder anatomische Anomalien. Vor allem die Jahrringanalyse kann vielfältige Informationen zu Umwelt- Landschafts- und Klimageschichte beisteuern, vorausgesetzt, dass genügend Jahrringe im Holz vorhanden sind. Daher kommt der Bewahrung der Funde, die sich vor allem unter Feuchtbodenbedingungen erhalten, eine außerordentliche Bedeutung zu. Eine Vielzahl von Methoden und Konservierungsmitteln finden Einsatz bei der Erhaltung archäologischer Nasshölzer. Innerhalb eines von der KUR Stiftung (Kulturstiftung des Bundes und der Kulturstiftung der Länder) geförderten Projektes wurden ausgewählte Konservierungsmethoden im Römisch-Germanischen Zentralmuseum in Mainz (RGZM) an ca. 800 Probehölzern vergleichend angewendet. Diese wissenschaftliche Referenzdatensammlung soll im Rahmen des Forschungsprojekts Cutaway weiter ausgewertet werden, wobei sich die Untersuchungen auf die Überprüfung des Konservierungsergebnisses (Vermeidung von Schrumpfung, Kollaps und Rissen) fokussieren. Zudem wird die Auswirkung der Konservierungsverfahren auf die Holzstruktur (Anatomie und Messbarkeit für Dendrochronologie) dokumentiert.

Hier stehen zerstörungsfreie dreidimensionale Analysen, wie die Vermessung der Proben mittels 3D-Scan und der Röntgen-Computertomographie, aber auch mikroskopische Techniken im Mittelpunkt. Neben der Auswertung der Proben zielt das Projekt darauf ab, methodische Ansätze zu verbessern, indem computertomographische Verfahren und Bildauswertemethoden weiterentwickelt werden, um einen zerstörungsfreien Zugang zu den anatomischen Merkmalen der Fundstücke zu gewährleisten. Diese Weiterentwicklungen werden es erlauben, das Eindringverhalten der Konservierungsmittellösungen nachzuvollziehen und die Konservierungsmittel in der Holzstruktur zu lokalisieren, um Rückschlüsse auf den Erfolg der Konservierung zu ziehen.

Die Langzeitstabilität wird darüber hinaus in simulierten Alterungstests an konservierten archäologischen Holzproben überprüft und beurteilt. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen in einer frei zugänglichen Datenbank (online) dokumentiert werden und zum Erhalt archäologischer Fundstücke aus Holz beitragen.

Förderung

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - (Projektnummer: 416877131)

Schweizer Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (SNF) - (Projektnummer 200021E_183684)


Kooperationspartner

Publikationen

  • J. Stelzner, I. Stelzner, J. Martinez-Garcia, D. Gwerder, M. Wittköpper, W. Muskalla, A. Cramer; G. Heinz, M. Egg, P. Schuetz. Stabilisation of waterlogged archaeological wood – The application of structured-light 3D scanning and micro computed tomography for analysing dimensional changes, Herit Sci 10, 60 (2022) https://doi.org/10.1186/s40494-022-00686-6
  • I. Stelzner, J. Stelzner , J. Martinez-Garcia, D. Gwerder, S. Million, O. Nelle, P. Schuetz, The effect of conservation agents on non-destructive dendrochronology, in: 50th Annual Meeting of the American Institute for Conservation, 2022. 
  • T. Homburg, A.Cramer, L. Raddatz. Metadata schema and ontology for capturing and processing of 3D cultural heritage objects. Herit Sci 9, 91 (2021). https://doi.org/10.1186/s40494-021-00561-w
  • J. Martinez-Garcia, I. Stelzner, J. Stelzner, D. Gwerder, P. Schuetz, Automated 3D tree-ring detection and measurement from X-ray computed tomography. Dendrochronologia 69, 2021, DOI: 10.1016/j.dendro.2021.125877.
  • J. Martinez-Garcia, J. Stelzner, I., J. Stelzner, D., Gwerder and P. Schuetz, Image processing approach for detection of 3D tree-rings from X-ray computed tomography, International Journal of Computer and Information Engineering, Vol. 15, No.7, (2021) , 2021  https://publications.waset.org/10012118/.pdf.
  • J. Martinez-Garcia, I. Stelzner, J. Stelzner, D. Gwerder, P. Schuetz, Automated 3D tree-ring detection and ring-width calculation from X-ray computed tomography, in: J. Edvardsson, T.T. Chen, B. Gunnarson, A. Hansson, H.W. Linderholm (eds.), Book of Abstracts. TRACE 2021 Conference, Lund, Sweden, 2021, 56.
  • J. Martinez-Garcia, I. Stelzner, J. Stelzner, D. Gwerder, P. Schuetz, Automated 3D tree-ring detection and ring-width calculation from X-ray computed tomography, in: K. Kleinova (ed), Book of Abstracts. 27th Annual Meeting, Kiel, 2021.
  • I. Stelzner, J. Stelzner, J. Martinesz-Garcia, D. Gwerder, M. Wittkoepper, W. Muskalla, M. Egg, P. Schuetz, Non-destructive assessment of conserved archaeological wood using computed tomography, in: J. Bridgland (Hrsg.), Transcending Boundaries: Integrated Approaches to Conservation. ICOM-CC 19th Triennial Conference Preprints, Beijing, 2021, https://www.icom-cc-publications-online.org/4291.
  • I. Stelzner, J. Stelzner, J. Martinez-Garcia, M. Wittkoepper, D. Gwerder, W. Muskalla, M. Egg, P. Schuetz, New insights into wet wood conservation with X-ray computed tomography, in: S. Klein, F. Schlütter, S. Greiff, A. Kronz (Hrsg.), Archäometrie und Denkmalpflege, METALLA Sonderheft 11, 2021.
  • I. Stelzner, The CutAWAY Project: Conservation and Wood Analysis. News in Conservation 82, 2021, 10–13.
  • https://www.iiconservation.org/content/cutaway-project-conservation-and-wood-analysis
  • Garcia-Martinez, Jorge
    CuTAWAY: Conservation and Wood Analysis using X-Ray Computed Tomography, Presentation on  9.6.2020, Forschungsplenum, Lucerne University of Applied Sciences and Arts