Reconstructie van Robbellijsten

Transcriptie

1 Universiteit van Amsterdam Master Conservering en Restauratie van Cultureel Erfgoed Masterscriptie, specialisatie Hout & Meubels Reconstructie van Robbellijsten Een onderzoek naar nieuwe technieken 3D-model van een robbellijst. Thijs Janssen Scriptiebegeleider: mw. ir. S.M. Nijhuis Juni 2012

2 Voorwoord Deze scriptie is geschreven ter voltooiing van mijn master Conservering en Restauratie van Cultureel Erfgoed, richting Hout & Meubelen, aan de Universiteit van Amsterdam. De scriptie komt voort uit een idee van mijn docent Herman den Otter, die suggereerde dat iemand van mijn masterjaar onderzoek kon doen naar iets met computers. Nadat ik Fab. The Coming Revolution on your Desktop van Gerschenfeld had gelezen, kreeg het idee vorm. In het boek stelt de auteur dat computergestuurde productietechnieken net zo gebruikelijk worden als de computer zelf. Om de huidige toegankelijkheid van deze technieken te onderzoeken was er echter een casus vereist. De robbellijst, suggereerde Herman. Graag wil ik een aantal mensen bedanken die dit onderzoek mogelijk hebben gemaakt. Om te beginnen mijn docenten Sylvia Nijhuis voor haar goede begeleiding en Herman den Otter voor zijn suggesties. Veel dank ben ik ook verschuldigd aan Cees van Soestbergen, voor zijn enthousiasme en uitzonderlijke kennis van de robbellijst. In deze scriptie wordt enige kennis van hem vertaald naar papier, Van Soestbergen wil dit namelijk alleen mondeling & staand aan de werkbank overbrengen. Ergens heeft dat ook wel zijn charme. Daarnaast wil ik het Museum Rotterdam voor het beschikbaar stellen van het object bedanken en Kees van Gelder en Michiel de Visser in het bijzonder voor hun hulpvaardigheid. Ook gaat mijn dank uit naar het Hout- en Meubileringscollege in Amsterdam voor een eerste kennismaking met CAD, CAM en CNC-frezen. Het Fablab Amsterdam, in het bijzonder Bas Withagen, en Fablab Maastricht wil ik bedanken voor het gebruik van de technieken. Ook ben ik dankbaar voor de ideeën van Diederik Kits Nieuwenkamp, ook al waren ze niet altijd even praktisch. Ooit maken we samen nog een David-scanner. Ik wil hem, Sophie Glerum en Helbertijn Krudop eveneens danken voor het nalezen van mijn tekst. Jessica Hensel en Julia Leunge wil ik danken voor de mogelijkheid om gezamenlijk en in alle beslotenheid van Ameland aan onze onderzoeken te werken. Al had ik iets meer willen doen. Bovenal wil ik Vader en Moeder Janssen danken. Hopelijk is deze scriptie de voltooiing van welhaast een decennium studie. Ik ben heel blij dat dit voor mij mogelijk is geweest. 2

3 Inhoud Samenvatting Inleiding De Robbellijst Kunsthistorische achtergrond De ebbenhoutwerker Vervaardigingstechnieken Ontwikkeling van het profiel Ontwikkeling van de geleiding Vervaardiging van de robbellijst Machinesporen Uiterlijke kenmerken Materiaalgebruik Afwerking Conclusie Methode De casus Het fysieke model Beoordeling reproductietechnieken en reproducties Toepasbaarheid Nauwkeurigheid Het 3D-Model Vooronderzoek Fablab Overzicht Tast

4 4.2.2 Laser Lichtprojectie Selectie Nabehandeling Standard Triangulation Language (STL) CAD / CAM Onderzoeksopzet Model Scanner Opstelling Nabehandeling Resultaat Discussie Conclusie CNC-Frezen Vooronderzoek Fablab Overzicht Drie-assige CNC-frees Selectie Onderzoeksopzet Materiaal CNC-frees Experimentele opstelling Experimenten Resultaten Discussie... 49

5 5.4 Conclusie D-Printen Vooronderzoek Fablab Ontwikkeling van additieve technieken Rapid Prototyping Rapid Manufacturing Overzicht Stereolithografie Selective Laser Sintering Fused Deposition Modelling Selectie Onderzoeksopzet Materiaal D-Printer Experimentele opstelling Experimenten Resultaten Discussie Conclusie Conclusie Literatuur Afbeeldingen Verklarende woordenlijst Bijlage: Traditionele restauratietechnieken

6 Samenvatting De restauratie van ontbrekende robbellijsten is vaak problematisch. De traditionele technieken zijn of te duur of te onnauwkeurig. Om alternatieven te zoeken is er in deze scriptie onderzoek verricht naar de toepasbaarheid van computergestuurde technieken voor de reproductie van een robbellijst. Het is een verkennend onderzoek naar de nauwkeurigheid van toegankelijke technieken. Als uitgangspunt is een robbellijst van een kussenkabinet uit de zeventiende eeuw genomen. Om van deze lijst een nauwkeurige reproductie te kunnen vervaardigen zijn de karakteristieken van een historische robbellijst onderzocht. Voor de selectie van toegankelijke productietechnieken is gebruik gemaakt van de kennis van het Fablab. Dit is een stichting die computergestuurde technieken onderzoekt en aanbiedt. Voor de reproductie van de robbellijst zijn twee technieken onderzocht. Dit zijn een freestechniek, het drie-assig CNC-frezen, en een 3D-printtechniek, Fused Deposition Modelling. Om de technieken toe te kunnen passen is er met een contactscanner een 3Dmodel van de robbellijst gemaakt. Het CNC-frezen is een nauwkeurige methode, maar voordat de techniek voor productie gebruikt kan worden moet er meer onderzoek worden verricht. Fused Deposition Modelling heeft daarentegen niet de vereiste nauwkeurigheid. Ook laat het materiaal zich niet goed nabehandelen. Het onderzoek wijst echter uit dat er alternatieve 3D-printtechnieken mogelijk zijn. De toepasbaarheid van de productietechnieken wordt verder beperkt door de scanner. Deze is namelijk niet verplaatsbaar en kan geen lijstwerk op een kabinet scannen. Ook voor deze scanner worden alternatieven gegeven. Abstract The conservation of ripple mouldings is often problematical. Traditional methods are either too expensive or too inaccurate. In order to find alternatives, research on the applicability of computer operated techniques for the reproduction of ripple mouldings has been performed. This exploratory research concentrated on the accuracy of accessible techniques. A seventeenth century cabinet served as a case study. In order to make an accurate reproduction of one of its mouldings, research has been performed on the characteristics of the historic ripple moulding. The knowledge of Fablab was used for the selection of accessible production techniques. Fablab is an organization that investigates and offers computer operated techniques. Two methods have been used for the reproduction of a ripple moulding. They consist of a routing technique, a three-axial milling machine, and a technique for 3D printing, Fused Deposition Modelling. In order to test these techniques, a contact 3D scanner was used to generate a 3D model of the ripple moulding. The milling machine has proven to be an accurate method, but before the technique can be used for 6

7 production, further research has to be performed. Fused Deposition Modelling does not have the required accuracy. It was also not possible to give the material a satisfying finish. The research does present alternative methods which can be tested. The applicability of the computer operated production techniques is also limited by the scanning method. The contact scanner is not mobile and can therefore not scan mouldings which are applied on a cabinet. Alternative methods for this technique are also presented. 7

8 1. Inleiding Het vakgebied van de conservering en restauratie van hout en meubels ondergaat de laatste jaren een proces van digitalisering. Naast het gebruik van de computer voor onderzoek en documentatie, beginnen ook mogelijkheden voor productie op te komen. Voor de restauratie van marqueterie is al onderzoek verricht naar het printen van graveringen en het lasersnijden van aanvullingen. 1 Inmiddels kan er niet alleen tweedimensionaal, maar ook driedimensionaal worden geproduceerd. De computergestuurde frees, de CNC-frees, wordt al gebruikt voor het maken van aangepaste ondersteuningen. 2 Deze productietechnieken kunnen in de toekomst mogelijkerwijs tot de basiswerktuigen van de restaurator gaan behoren. In dit onderzoek worden de mogelijkheden van driedimensionale productietechnieken voor de reproductie van een robbellijst onderzocht. Een robbellijst is een rechte profiellijst, met een regelmatig, verticaal gegolfd verloop (zie afbeelding 1). 3 Dit ornament uit de zeventiende eeuw is met name toegepast op meubels en schilderijlijsten en is vaak gemaakt uit ebbenhout. Een veelvoorkomende schade is het ontbreken van delen van de robbellijst. Het subtiele verloop tussen de hoge en diepe delen van de lijst, maakt het ornament een ingewikkelde vorm om te reproduceren. De traditionele methodes voor het reproduceren van de lijst zijn duur en vaak te onnauwkeurig voor het maken van reproducties (zie bijlage I). In het onderzoek zijn voor het maken van een reproductie van een robbellijst twee computergestuurde technieken geselecteerd. De eerste methode is CNC-frezen, omdat deze freestechniek hout in drie dimensies kan bewerken. Hierdoor is het mogelijk een reproductie van ebbenhout te vervaardigen. Ten tweede wordt het 3D-printen onderzocht omdat deze techniek de laatste jaren in opkomst is en mogelijk een reële restauratiemethode is geworden. Omdat er voor deze productietechnieken een 3Dmodel van de robbellijst vereist is, zijn daarnaast verschillende scanmethodes onderzocht. Voor het selecteren van computergestuurde technieken is er gezocht naar nauwkeurige toepassingen aan de onderzijde van de markt. Om een inzicht in deze markt te krijgen is gebruik gemaakt van de deskundigheid en de technologie van het Fablab. FabLab is een afkorting van Fabrication Laboratory, dit is een kleine werkplaats met een verscheidenheid aan computergestuurde machines. 4 In een Fablab worden toegankelijke productietechnieken onderzocht en toegepast. Het instituut is opgericht door het Massachusetts Institute of Technology (MIT), om productietechnieken voor 1 Van Gompel 2010, Manuels 1998, Casanovas Köhler 2002, Hamann CNC staat voor Computer Numerical Control. 3 Wendelen 1993, p. 5. Dit ter onderscheiding van de vlammenlijst, die een horizontaal gegolfd verloop heeft. Deze lijst wordt niet in het onderzoek behandeld. 4 Gerschenfeld 2005, p.5. 8

9 iedereen toegankelijk te maken. 5 In Nederland is in 2007 het eerste Fablab opgericht in Amsterdam. Inmiddels zijn er ook vestigingen in onder meer Utrecht, Enschede, Groningen, Den Bosch en Maastricht. 6 Afbeelding 1: Op een stuk lijst is een robbellijst bevestigd. Probleemstelling De huidige methodes voor de aanvulling van ontbrekende delen van robbellijsten zijn vaak niet toereikend. Ze zijn ofwel niet nauwkeurig, of duur. Doelstelling In deze scriptie wordt onderzocht of er met een CNC-frees en een 3D-printer een nauwkeurige reproductie van een robbellijst gemaakt kan worden. Om dit te kunnen onderzoeken worden eerst de kenmerken van een historische robbellijst bepaald. Daarna wordt er een methode opgesteld om de toepasbaarheid en nauwkeurigheid van de reproductietechnieken te toetsen. Vervolgens wordt er een techniek geselecteerd voor het maken van een 3D-model van de robbellijst. Tot besluit wordt er een techniek geselecteerd en getest voor het CNC-frezen en een voor het 3D-printen van een historisch correcte robbellijst. Opzet In het tweede hoofdstuk wordt de kunsthistorische en technische ontwikkeling van de robbellijst beschreven. Hieruit komen de kenmerken voort waaraan een historisch correcte reproductie van een robbellijst moet voldoen. In het derde hoofdstuk wordt de casus beschreven die voor het onderzoek wordt gebruikt. Daarnaast wordt de 5 Gerschenfeld 2005, p ( ). Op bepaalde dagen is het Fablab vrij toegankelijk voor het behandelen van vragen. De kosten voor het gebruik van het Fablab door bedrijven hangen af van de gekozen vestiging, maar bedragen ongeveer 75 euro per uur. Vaak krijgen jonge bedrijven korting. 9

10 methodologie uiteengezet. De karakteristieken van de robbellijst vormen de basis voor de methode waarmee de reproductietechnieken worden geselecteerd en beoordeeld. In het vierde hoofdstuk wordt een techniek gekozen voor het scannen van de robbellijst. Vervolgens wordt de vervaardiging van het 3D-model beschreven. In het vijfde en zesde hoofdstuk worden de fysieke reproductietechnieken geselecteerd en getest. Ook wordt er een discussie van de resultaten gegeven. In de conclusie wordt de toepasbaarheid en nauwkeurigheid van de geteste technieken bepaald. Ook worden er verwijzingen gegeven voor verder onderzoek. 10

11 2. De Robbellijst De robbellijst maakt deel uit van een opeenvolging van vernieuwingen die het meubel na de middeleeuwen tot een kunstvorm hebben verheven. In dit hoofdstuk wordt de esthetische en technische ontwikkeling van het ornament behandeld. Enerzijds wordt hiermee het historische belang van de robbellijst onderschreven en anderzijds leidt dit tot een methode (zie paragraaf 3.2) om de moderne reproducties te beoordelen. 2.1 Kunsthistorische achtergrond In de renaissance ontstond er een hernieuwde belangstelling voor de klassieke oudheid en haar opvattingen over architectuur en ornamentiek. Deze werkten door in de meubelkunst, welke van oudsher onder invloed stond van de architectuur. Het meubel ontwikkelde zich in de renaissance, en in de stijlperiodes die volgden, de barok en de rococo, van een gebruiksvoorwerp tot een kunstvorm. 7 Deze opwaardering is het gevolg van het gebruik van luxe materialen, zoals edele houtsoorten en gesteenten, de decoratiekunst, maar ook van de ontwikkeling van nieuwe technieken voor het bewerken van hout. De robbellijst komt hieruit voort. Deze profilering is niet aan de architectuur ontleend, maar voor het meubel ontworpen. 8 De robbellijst is waarschijnlijk ontstaan rond 1600 in Nürnberg, een van de toentertijd belangrijkste steden voor de Duitse kunstnijverheid. De techniek heeft zich van daaruit verspreid naar Augsburg. In deze plaats werd de lijst in de twintiger jaren gepopulariseerd door de meubelmaker Ullrich Baumgartner en verspreidde zich naar Frankrijk, Oostenrijk en Italië. Omstreeks 1630 werd de techniek ook in Noord- Duitsland en Nederland beoefend. 9 In de tweede helft van de zeventiende eeuw is de techniek verspreid over het gehele continent. Dit blijkt uit een opgetkende rechtzaak uit 1669 waarin verschillende gildes wedijverden om het recht robbellijsten te mogen vervaardigen. In het document worden vergelijkbare zaken uit andere Europese hoofdsteden vermeld. 10 Na 1700 is de robbellijst echter al uit de mode en wordt zij vervangen door vlakke profiellijsten, ornamentiek uit de rococo en verschillende fineertechnieken. 11 Rond 1850, in de tijd van de neostijlen, wordt de robbellijst weer in 7 Greber 1956, p Jutzi en Ringger 1986, p Jutzi en Ringger 1986, p Jutzi en Ringger 1986, p Van Wendelen 1993, p

12 beperkte aantallen vervaardigd. Deze lijsten zijn kenmerkend hoekiger, scherper en hebben vaak diepere golvingen dan zeventiende eeuwse lijsten. 12 De vroegste verwerking van de robbellijst in Nederland is te vinden op de regionaal vervaardigde meubeltypes, zoals de Zeeuwse en Gelderse kast. 13 De lijsten werden aangebracht om het uiterlijk van het meubel vorm te geven, ze accentueren of begrenzen bepaalde vlakken (zie afbeelding 2). 14 Zo zijn de mooiste lijsten bij de provinciale meubels meestal om het deurpaneel heen verwerkt. 15 Waar de regionale meubelstijlen de robbellijst de robbellijst echter in ontwikkeling tonen, wordt het ornament in de handen van de ebbenhoutwerker vervolmaakt. Het esthetische vermogen van dit gilde toont zich in de uitzonderlijke subtiliteit van de golving en de ritmische vernieuwing hiervan (zie volgende paragraaf). 16 De beoogde werking van licht komt hier het duidelijkst naar voren De ebbenhoutwerker Aan het einde van de zestiende eeuw wordt in Amsterdam het eerste ebbenhout bewerkt, maar wanneer in 1602 de VOC wordt opgericht begint deze praktijk pas echt vorm te krijgen. Hierdoor steeg de overzeese aanvoer van deze tropische houtsoort namelijk aanzienlijk. Aanvankelijk werden met name kleine voorwerpen en versieringen voor meubels gemaakt. 17 Later werd er ook begonnen met het maken van lijsten voor spiegels en schilderijen en werden kleine meubelen met ebbenhout gefineerd. De ebbenhoutwerkers werden pas in 1626 in gildeverband opgenomen, om ze te onderscheiden van de kistenmakers die voornamelijk met eikenhout werkten. 18 Voor de bewerking van het veeleisende, harde ebbenhout werden namelijk aparte technieken en gereedschappen gebruikt. Een van de hoogtepunten van de Nederlandse meubelkunst is het werk van Herman Doomer. Doomer was een van de meest voorname Amsterdamse ebbenhoutwerkers. Hij werd tegen het einde van de zestiende eeuw geboren in Duitsland en trok vermoedelijk in 1613 naar Amsterdam. In zijn tijd was er een grote waardering voor zijn werk, wat onder meer blijkt uit de portretten die Rembrandt van hem en zijn vrouw maakte. 19 Dit is uitzonderlijk voor een meubelmaker uit deze tijd. Het ambacht had nauwelijks aanzien en van de meeste meubelmakers is hooguit een naam bewaard gebleven Gesprek met Van Soestbergen Van Soestbergen maakte een reconstructie van de robbellijstmachine uit de beschrijvingen van Roubo. 13 Gesprek met Van Soestbergen Van Wendelen 1993, p Gesprek met Van Soestbergen Gesprek met Van Soestbergen Baarssen 2007, p Baarssen 2007, p Baarssen 2007, p Baarssen 1996, p

13 Het meest indrukwekkende werk dat Doomer heeft vervaardigd, is een barokke buffetkast (ca ) belijmd met onder meer ebbenhout, palissander en paarlemoer (zie afbeelding 2). De deurpanelen en het voetstuk zijn voorzien van robbellijsten, die door het licht in een zijdeachtige glans worden gezet. Het zeer subtiele verloop tussen de hogere en diepere punten van de lijsten, brengt een rijke schakering tussen lichte en donkere delen voort. 21 En wanneer van gezichtspunt wordt veranderd, beweegt het licht mee. Dit geeft een mysterieus effect. Deze werking is op de deurpanelen het meest bijzonder. Wat de deurpanelen zo bijzonder maakt is het verloop van de golving in de brede robbellijsten. Deze is niet recht zoals bij de meeste lijsten, maar loopt straalsgewijs rondom het paneel (zie afbeelding 2). 22 Dit is de enige grote vernieuwing die de robbellijst heeft ondergaan, voordat deze tegen het einde van de zeventiende eeuw uit de mode raakte Gesprek met Van Soestbergen De vervaardiging van deze lijst wordt in dit onderzoek niet behandeld. Breebaart en Van Gerven, meubelrestauratoren van het Rijksmuseum, hebben hier onlangs onderzoek naar verricht. Hun artikel was ten tijde van dit onderzoek nog niet gepubliceerd. 23 Gesprek met Van Soestbergen

14 Afbeelding 2: Buffetkast van Herman Doomer ( ), collectie Rijksmuseum. 2.3 Vervaardigingstechnieken De vernieuwingen in de meubelkunst kwamen tegelijkertijd op met de verfijning en ontwikkeling van technieken voor het bewerken van hout. De vervaardiging van een robbellijst vereiste een groot technisch vernuft van de meubelmaker; het gereedschap dat hij tot dan toe gebruikte was niet toereikend. Deze kundigheid vormt vaak de vergeten zijde van de meubelkunst. 24 Een van de schaarse 17 e eeuwse beschrijvingen van de techniek is te vinden in Principes de L Architecture van André Félibien uit Deze beschrijving is echter weinig inzichtelijk, evenals de meeste beschrijvingen uit de achttiende eeuw. 25 De meest uitvoerige studie is te vinden in L Art du Menuisier ( Greber 1956, p. 165 en Van Wendelen 1993, p

15 1774) van André Jacob Roubo. 26 In zijn tijd was er al vrijwel nergens meer een robbellijstmachine te vinden Ontwikkeling van het profiel In de Renaissance ontstond er reeds een verscheidenheid aan schaven, die ontwikkeld werden voor specifieke bewerkingen. 27 Voor het maken van profielen werd een profielschaaf gebruikt. De vormentaal van het profiel wordt bepaald door een aantal basisvormen: de kraal, het ojief, de sprong en de duveljager (zie afbeelding 3). Een profiel bestaat vaak uit een samenstelling van deze vormen. Daarnaast zijn er op een meubel bovendien verschillende soorten robbellijsten verwerkt. Maar ook robbellijsten zonder profiel komen voor. Een profielschaaf bestaat uit een beitel en een zool die geprofileerd zijn in de contravorm van het te verkrijgen profiel. Vaak waren dergelijke profielschaven in serie verkrijgbaar, voor het uitvoeren van werk van verschillende groottes. Het hout werd eerst op maat gebracht, waarna het profiel in het hout werd geschaafd. Afbeelding 3: Een overzicht van veelgebruikte profielen. De robbellijst wordt echter niet geschaafd, maar geschraapt. Bij het schaven wordt de beitel onder een hoek van 30 tot 70 graden geplaatst. Bij het schrapen wordt de beitel in het hoek van 90 graden op het werkstuk geplaatst. Door de hoek te vergroten wordt er minder hout verspaand, maar scheurt het hout eveneens minder snel uit. Bovendien kan de gewenste vorm beter worden gevolgd. Wanneer de beitel onder een lagere hoek staat kan de golfbeweging niet goed in het hout worden aangebracht omdat de beitel de neiging heeft om over de kam heen te schieten Ontwikkeling van de geleiding In de vorige paragraaf is zowel de ontwikkeling van het profiel als de werking van een schraper behandeld. Daarnaast is voor het vervaardigen van een robbellijst ook een nauwgezette geleiding van de beitel in de breedte en in de diepte vereist. Deze ontwikkeling wordt in het onderstaande gedeelte beschreven. In de loop van de 26 Van Wendelen 1993, p Greber 1956, p

16 zestiende en zeventiende eeuw nam de vraag naar lijstwerk toe; voor een enkel kabinet werden vele meters aan lijsten gebruikt. Er werden dan ook technieken ontwikkeld om lijsten met grotere snelheid, grote nauwkeurigheid en precisie, en minder mankracht te vervaardigen. De robbellijstmachine vormde, zoals zal blijken, in zijn tijd de vervolmaking van deze principes. Om het gereedschap zo zuiver mogelijk te kunnen sturen, werd de profielschaaf in de loop van de zestiende eeuw voorzien van een geleiding. Vaak werden profielen aan de rand van het hout geschaafd (zie afbeelding 3), maar voor het schaven van samengestelde profielen, of profielen die verder van de rand lagen, werd een aanslag ontwikkeld. Deze stootranden werden gemaakt van houten latjes die aan de onder- of zijkant van de zool werden bevestigd. Zo kon de geleiding in de breedte en in de diepte worden geregeld. Op den duur werd deze aanslag ook verstelbaar. 28 Om aan de toenemende vraag naar profiellijsten te voldoen, werd de trekstok ontwikkeld in de tweede helft van de zestiende eeuw. 29 Wat later werd ook de trekbank ontworpen. Deze technieken werken volgens hetzelfde principe. Hiermee konden ingewikkelde profielen sneller en nauwkeuriger worden gemaakt. De lijst werd eerst op maat geschaafd en daarna herhaaldelijk onder een vaststaande beitel getrokken, tot de beoogde profilering was bereikt. Bij de trekstok werd de lijst vastgezet in een trekklos, een soort handgreep, en door een groef getrokken. Hierdoor werd over de gehele lengte een gelijkmatig profiel verkregen. 30 Bij een trekbank werd de lijst echter in een wagen vastgezet met schroeven, pennen of spieën. Deze werd via een tandrad onder de beitel doorgehaald. De lijst kan bij beide technieken maar in één richting worden bewogen en moet telkens opnieuw worden ingespannen. Ook de beitel moet dan weer dieper worden ingesteld. De toestellen moeten bovendien door twee personen worden bediend. 28 Greber 1956, p Jutzi en Ringger 1986, p Van Wendelen 1993, p

17 Afbeelding 4: De trekstok. Afbeelding 5: De trekbank Vervaardiging van de robbellijst In de voorgaande paragrafen zijn de beginselen beschreven van waaruit de gereedschappen voor het maken van robbellijsten zijn ontwikkeld. De technieken voor het maken van robbellijsten worden hieronder behandeld. Flammstock De oudste techniek voor het maken van robbellijsten is de flammstock. Bekend is dat de flammstock in de zeventiende eeuw werd gebruikt; een nadere datering is niet te bepalen. De vroegste vermelding van de techniek in de literatuur is te vinden in een encyclopedie uit de eerste helft van de achttiende eeuw. 31 De flammstock bestaat uit een raamcontructie, die in de werkbank geklemd kan worden (zie afbeelding 6). Een 31 Jutzi en Ringger 1986, p

18 drukbalk bevindt zich aan de bovenzijde, en een vaststaande beitel aan de onderzijde, waartussen het werkstuk wordt doorgetrokken. Dit werkstuk wordt eerst op maat geschaafd en tegen de vlakke zijde van de geleiding geklemd. Deze geleiding heeft naast een vlakke zijde een geprofileerde zijde. De geprofileerde zijde bestaat uit de contravorm van het te verkrijgen werkstuk. De drukbalk tast de geleiding af en drukt het werkstuk tegen de beitel. Een dal in de geleider veroorzaakt een kam op de lijst en andersom. 32 De lijst kan maar in één richtingen worden bewogen. Voor het maken van robbellijsten zijn twee personen vereist; een persoon moet trekken en de ander moet duwen. Afbeelding 6: de flammstock. Waving Machine De flammstock wordt in enkele aspecten verbeterd door de waving machine. Deze techniek is ontwikkeld door Joseph Moxon en wordt afgebeeld in zijn werk Mechanic Exercises uit Bij de waving machine is het snijwerktuig, de flammstock, aan een het uiteinde van een zware plank bevestigd (zie afbeelding 7). 33 De geleiding van het werkstuk is vergelijkbaar met de trekstok of de trekbank waarbij een trekklos over een groef op de plank loopt. Aan het trekklos is het werkstuk en de geleiding bevestigd. De geleiding is, net als bij de flammstock, voorzien van de contravorm van het te verkrijgen werkstuk. Door de vereniging van de flammstock enerzijds en de trekstok of trekbank anderzijds kan het werkstuk zuiverder worden gestuurd. Maar de lijst kan nog steeds maar in één richting worden bewogen en moet daarna opnieuw worden ingespannen. Wel kon de waving machine door een persoon worden bediend. 32 Van Wendelen 1993, p Van Wendelen 1993, p

19 Afbeelding 7: De waving machine. Robbellijstmachine De robbellijstmachine, uitgevonden in de tweede helft van de zeventiende eeuw, is weer een verbetering van de waving machine. Het is zelfs de vervolmaking van een techniek; Van Wendelen noemt de machine het grootste en meest ingewikkeldste van alle gereedschappen voor meubelmakers. 34 De vroegste afbeelding van een robbellijstmachine is te vinden in het eerder genoemde Principes de L Architecture van Félibien uit De robbellijstmachine toont de techniek in een verzelfstandigde vorm, de machine wordt namelijk niet op een werkbank gemonteerd maar heeft een eigen onderstel (zie afbeelding 8). Dit geeft ook een idee van het belang van de robbellijst in de zeventiende eeuw. De belangrijkste verbetering is de mechanisering van de doorvoer. 35 De beweging werd overgebracht met tandraderen, waardoor minder kracht was vereist en de doorvoer gecontroleerder en sneller kon verlopen. Daarnaast kwam de lijst in een slede te liggen, waardoor deze niet meer zijdelings kon bewegen. Hierin werd de geleiding bevestigd. De slede werd in zijn geheel onder het vaststaande beitelblok doorgevoerd. Hierdoor kon het werkstuk heen- en weer worden bewogen. De robbellijstmachine kan door een persoon worden bediend. 34 Van Wendelen 1993, p Van Wendelen 1993, p

20 Afbeelding 8: De robbellijstmachine Machinesporen De werktuigen waarmee de robbellijst werd vervaardigd hebben naast de compositie ook gereedschapssporen in het hout gevormd. Deze mate van onzuiverheid laat de ontwikkeling van het ambacht zien. Het toont aan hoe dicht de meubelmaker het esthetisch idee benaderde. 36 De sporen zijn dan ook met name in de beginperiode zichtbaar. Later komen ze veelal voor op meubels die in grotere getallen voor een regionale markt werden gemaakt. 37 Maar zelfs wanneer er met de grootste nauwkeurigheid wordt gewerkt, zijn er kleine afwijkingen zichtbaar. 38 De oorzaak van de machinesporen kan zowel zowel bij de geleiding liggen, als bij de beitel. Wanneer de lijst zijdelings kan bewegen bij het doorhalen, zoals bij de oudste twee modellen, kan het profiel scheef in het hout worden aangebracht. Ook kan er te hard worden getrokken, waardoor onregelmatige robbels ontstaan. Daarnaast kon de geleiding op den duur sleets raken:door de kracht waarmee de taster over de geleiding wordt bewogen slijten de hoge gedeeltes af. Dit veroorzaakt robbels die niet mooi rond, maar wat stomp zijn Uiterlijke kenmerken 36 Pye 1968, p. 74. In dit onderzoek zullen de machinesporen niet uitputtend worden behandeld. 37 Gesprek met Cees van Soestbergen De sporen vertellen een sociale geschiedenis. 38 Van Soestbergen 1998, p. 66. Zelfs op de meubels van Doomer zijn bramen van een beitel te zien. 39 Gesprek met Cees van Soestbergen Meestal werd de geleiding in het midden het meeste gebruikt, waardoor lijsten aan beide uiteindes mooi van robbel waren, maar in het midden sleets. 20

21 In het vorige gedeelte is de compositie van de robbellijst, evenals zijn onvolkomenheden, naar voren gekomen. Onder compositie wordt het samenspel verstaan, dat bestaat uit profiel, golving en onzuiverheden. Daarnaast wordt het uiterlijk van de lijst mede bepaald door de kleur, de structuur van het hout en de glans Materiaalgebruik Een robbellijst kan uit vele verschillende materialen worden gemaakt. De enige vereiste die aan het materiaal wordt gesteld is dat het dicht van structuur is, waardoor het niet scheurt bij bewerking. In dit onderzoek worden alleen uitvoeringen van de robbellijst in het zwarte ebbenhout behandeld. Maar ook perenhout en materialen als been en ivoor zijn in het verleden gebruikt. 40 Perenhout werd vaak zwart gekleurd om ebbenhout te imiteren Afwerking De robbellijst uit ebbenhout heeft een zijdeachtige glans. Deze glans hangt samen met de structuur van het oppervlak. Des te gladder het oppervlak, des te meer glans het vertoont. 41 Dit heeft te maken met de reflectie van licht. Het licht wordt bij een glad oppervlak gereflecteerd in de hoek waarin het opvalt. 42 Dit verklaart de beweging van het licht in de robbellijsten wanneer het gezichtspunt verandert. 43 Om glans te verkrijgen zijn de robbellijsten uit ebbenhout naar alle waarschijnlijkheid oorspronkelijk niet voorzien van een afwerklaag. 44 Ze zijn vermoedelijk alleen opgewreven of opgeborsteld. Ebbenhout is namelijk van nature een dichte, vette houtsoort die eenvoudig te polijsten is. Wanneer het hout in de richting van de nerf met een gereedschap wordt bewerkt, polijst het metaal het hout vaak al. 45 Bij wijze van onderhoud is er op veel robbellijsten in de loop van de tijd een waslaag aangebracht. Ook schellak komt voor. 2.4 Conclusie Het uiterlijk van een robbellijst uit ebbenhout wordt gekarakteriseerd door een bepaalde compositie, eventuele machinesporen, kleur, structuur en glans. Het samenspel 40 Jutzi en Ringger 1986, p Brill 1980, p Brill 1980, p Een ruw oppervlak zorgt daarentegen voor verstrooiing van het licht, waardoor het mat wordt. 44 Gesprek met Van Soestbergen Jutzi en Ringger 1986, p

22 van deze componenten sorteert het esthetisch effect. Deze componenten vormen de basis voor de methode in het volgende hoofdstuk. 22

23 3. Methode In dit hoofdstuk wordt de methode behandeld voor de reproductie van een robbellijst met nieuwe reproductietechnieken. Eerst wordt de casus beschreven, waaruit het model volgt dat gereproduceerd zal worden. De karakteristieken van deze robbellijst zijn de grondbeginselen van de methode. De technieken zullen worden getoetst op hun toepasbaarheid en de reproducties op hun nauwkeurigheid. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen de mathematische en fysieke reproductie De casus De casus voor de reproductie van een robbellijst is een kussenkabinet uit de collectie van het Museum Rotterdam. Het kabinet heeft een hoogte van 210, een breedte van 216 en een diepte van 95 centimeter. Het barokke meubel is vervaardigd tussen 1660 en Voor de constructie zijn eiken- en naaldhout gebruikt en dit is gefineerd met palissander- en ebbenhout. Delen van het eikenhout zijn zwartgekleurd, teneinde ebbenhout te imiteren. Het kabinet heeft twee deuren voorzien van kussenpanelen, die ook op de zijkanten zijn aangebracht. Het front bestaat verder uit drie pilasters en een grote lade. Op de kroonlijst, de panelen en het ladefront is snijwerk aangebracht, gemaakt van eikenhout. Al het snijwerk lijkt zeventiende eeuws, maar de naamschildjes op de kroonlijst en het ladefront en de omgekeerde cartouches op de deurpanelen zijn mogelijkerwijs in de negentiende eeuw vervaardigd en dus later op de kast bevestigd. 47 De kussenkast diende tot bewaarplaats van de kronieken, chronyk, van Rotterdam en Schieland. Uit het archief blijkt dat de kast aan het einde van de negentiende eeuw in de inventaris van het museum verschijnt De mathematische reproductie is het 3D-model en de fysieke reproductie het fysieke model. Een 3Dmodel is namelijk een wiskundige beschrijving van een geometrie ( ). 48 Collectie Museum Rotterdam, Inventarisnummer

24 Afbeelding 9: Kussenkabinet, , collectie Museum Rotterdam Het fysieke model Het kussenkabinet is op de deurpanelen en de kroonlijst op het front voorzien van robbellijsten. In totaal zijn er zes verschillende soorten robbellijst aangebracht, met een totale lengte van ongeveer dertig meter. Het lijstwerk bestaat uit vijf soorten lijsten van verschillende profilering en een lijst zonder profilering (zie afbeelding 10). Het lijstwerk heeft verschillende restauraties ondergaan. De kroonlijst en de kussenpanelen aan de zijdes van de kast zijn voorzien van een profiellijst zonder golving. Een vergelijking met een soortgelijke kussenkast uit de collectie van het Museum Boijmans van Beuningen doet echter vermoeden dat er op deze zijdes oorspronkelijk ook robbellijsten hebben gezeten. 49 Ook is op verschillende plekken op de deurpanelen geprobeerd om de robbellijsten aan te vullen. De aanvullingen zijn echter niet nauwkeurig; de ritmiek van het lijstwerk wordt doorbroken (zie afbeelding 11). Daarnaast zijn drie gedeeltes, twee op de kroonlijst, een op het deurpaneel, losgeraakt (zie afbeelding 12). Tenslotte zijn de robbellijsten afwerkt met schellak. Dit is geen originele afwerking en deze is mogelijkerwijs aangebracht in de negentiende eeuw. 49 Collectie Museum Rotterdam, Inventarisnummer

25 Afbeelding 10: De linkerdeur met verschillende soorten lijstwerk. Afbeelding 11: Detail van deur. De onderste robbellijst is aan de rechterzijde onnauwkeurig aangevuld. 25

26 Afbeelding 12: Detail van de kroonlijst. Een gedeelte van de robbellijst ontbreekt. Voor het verdere onderzoek zijn de losse robbellijsten het belangrijkst (zie afbeelding 13, 14 en 15). Omdat deze lijsten al losgeraakt zijn, kunnen ze het beste worden bestudeerd zonder het object te beschadigen. De resultaten van dit onderzoek kunnen mogelijkerwijs worden gebruikt voor de restauratie van het eerder beschreven lijstwerk. Om de resultaten van de verschillende technieken goed te kunnen vergelijken is een van de drie robbellijsten uitgekozen voor verder onderzoek. Dit is de robbellijst met het meest subtiele verloop geworden (robbellijst III), omdat deze vorm het moeilijkst te reproduceren is (zie afbeelding 15 en 16). De lijst heeft afmetingen van 210x15x2 (lxbxh) millimeter. Het profiel is opgebouwd uit een uitloper, een kraal en een ojief. De uitloper is het vlakke gedeelte aan de linkerzijde. Deze gaat over in een bolle vorm, dit is de kraal. Het ojief het verloop van de bolle in de holle vorm aan de rechterzijde. Het oppervlak vertoont kleine afwijkingen die vermoedelijk veroorzaakt zijn door de vervaardiging. Sommige robbels zijn licht afgevlakt, wat kan duiden op een sleetse geleiding (zie paragraaf 2.3.4). De schellakafwerking op de lijsten zorgt voor enige vertekening van het profiel, maar is niet verwijderd. Afbeelding 13: Robbellijst I, afmetingen 160x15x2 (lxbxh) millimeter. 26

27 Afbeelding 14: Robbellijst II, afmetingen 145x10x2 (lxbxh) millimeter. Afbeelding 15: Robbellijst III, afmetingen 210x15x2 (lxbxh) millimeter. Afbeelding 16: Schets van dwarsdoorsnede van robbellijst III. 3.2 Beoordeling reproductietechnieken en reproducties In dit gedeelte wordt de methode beschreven waarmee de technieken voor reproductie en de reproducties van het fysieke model worden beoordeeld. Deze technieken worden voorgeselecteerd op basis van een onderzoek. In het vooronderzoek wordt gekeken naar de computergestuurde technieken die in het vakgebied van conservering en restauratie worden toegepast. Deze zijn namelijk al getest. Vervolgens worden deze vergeleken met de selectie van technieken van het Fablab. Het Fablab onderzoekt namelijk toegankelijke productietechnieken en maakt deze beschikbaar. Hiermee wordt het onderzoek van een begrenzing voorzien. De technieken worden vervolgens getoetst op hun toepasbaarheid. Uit elke productietechniek wordt een toepassing geselecteerd voor de vervaardiging van een reproductie. Er wordt dus een bepaalde methode gekozen voor 3D-scannen, CNC-frezen en 3D-printen. De reproducties worden daarna beoordeeld op hun nauwkeurigheid. De mathematische en fysieke reproductie worden apart behandeld. 27

28 Een mathematische reproductie van de robbellijst kan op twee manieren worden verkregen, enerzijds door de lijst te ontwerpen en anderzijds door deze te scannen. In dit onderzoek wordt alleen de scanmethode betrokken, een methode die ook wel reverse engineering wordt genoemd. 50 Deze methode kan namelijk de historische wording van de lijst reproduceren, wat het duidelijkst in kleine onregelmatigheden en machinesporen naar voren komt (zie paragraaf 2.3.4). Een ontwerp oogt te perfect. 51 Bovendien heeft de scanmethode in de restauratie een bredere toepasbaarheid. Het vervaardigen van een mathematische reproductie bestaat voorts uit meerdere onderdelen dan alleen het scannen. Naast de keuze voor verschillende scanmethodes, is er ook de keuze voor verschillende programma s voor het nabewerken van de verkregen informatie om een effectief model in drie dimensies te verkrijgen (zie hoofdstuk 4). De kwaliteit van de scan kan in grote mate worden bepaald door de kwaliteit van de programma s en het aantal nabewerkingen. In dit onderzoek is echter geen vergelijking van software opgenomen, omdat dit een ander specialisme vereist. Er is daarom besloten om een minimaal gedeelte van de robbellijst te scannen om de bestandsgrootte te beperken Toepasbaarheid Met toepasbaarheid wordt de mate bedoeld waarin een techniek in dit onderzoek te gebruiken is voor de reproductie van een historisch correcte robbellijst. Onder toepasbaarheid wordt capaciteit, kosten en beschikbaarheid geschaard. Deze begrippen worden hieronder verder uitgewerkt. Capaciteit Met capaciteit worden de afmetingen van het werkvlak aangegeven. Dit gegeven is een benadering omdat een bepaalde techniek vaak vele varianten kent. Kosten Met kosten wordt aangegeven of de techniek met een beperkt budget (minder dan 500 euro) te gebruiken is. 53 Er wordt een onderscheid gemaakt tussen de huur- en de aanschafprijs. Het budget heeft voornamelijk betrekking op de huurprijs. Beschikbaarheid 50 Hopkinson, Hague en Dickens 2006, p Het is mogelijk om een bepaalde mate aan willekeur in een ontwerp te genereren, maar dit kost aanzienlijk meer tijd en geld dan het maken van een scan. 52 Met minimaal wordt de hoeveelheid informatie bedoeld die nodig is om de kwaliteit te beoordelen. Een aantal robbels volstaat. 53 Er kan verschil zitten in de kosten voor het experimenteren met technieken, en de werkelijke kosten voor reproductie. 28

29 Met beschikbaarheid wordt aangegeven of de techniek door de auteur te testen is of dat het gebruik wordt beperkt door onder meer het tijdsbestek van het onderzoek of de plek waar de apparatuur zich bevindt Nauwkeurigheid Met nauwkeurigheid wordt de mate waarin een gemeten waarde overeenkomt met de werkelijke waarde bedoeld. 54 De mate van nauwkeurigheid wordt in dit onderzoek niet kwantitatief, maar kwalitatief benaderd. Het is belangrijk om te bepalen welke details een restauratie van een historische robbellijst moet vertonen. In het eerste hoofdstuk is de esthetische en technische geschiedenis van de lijst behandeld. Het verschil tussen beide is ambachtelijkheid. Het esthetische idee wordt vormgegeven door de gereedschappen van de houtbewerker en deze vormen de kleinste details op het oppervlak. De onregelmatigheden van de vervaardiging bepalen in grote mate de historiciteit van de robbellijst. De esthetiek van een robbellijst wordt bepaald door de geleiding van het licht over de robbels. Hierdoor komt het licht in beweging. Een reproductie van een robbellijst dient dan ook de ritmiek van het lijstwerk te herstellen. Deze ritmiek is echter alleen waar te nemen vanaf een bepaalde afstand. Op deze afstand zijn bepaalde onregelmatigheden door de breking van het licht zichtbaar, maar de kleinste details, zoals sporen van een braam in een beitel niet. Deze hoeven dan ook niet gereproduceerd te worden. 55 De nauwkeurigheid van de mathematische reproductie wordt anders beoordeeld dan de fysieke reproductie. De twee begrippen zullen apart worden behandeld. Mathematische reproductie Een nauwkeurige scan van de casus geeft dezelfde geometrie als het origineel weer, in een hoge resolutie, zonder ruis en ontbrekende data. 56 Alle aspecten worden visueel beoordeeld. Geometrie Onder geometrie wordt de grootte en vorm van de robbellijst verstaan. De vorm bestaat uit de compositie en eventuele machinesporen. Naast de visuele beoordeling wordt de geometrie gemeten. 54 Bernardini en Rushmeier 2002, p Hiermee wordt niet beweerd dat deze sporen niet belangrijk zijn. Ze kunnen namelijk gebruikt worden voor onderzoek. Er wordt alleen beweerd dat deze sporen niet belangrijk zijn voor de aanvulling van een ontbrekend gedeelte. 56 Varady, Martin en Cox 1997,

30 Resolutie Resolutie is een maat voor detaillering. Met deze term wordt de kleinste afstand tussen twee gemeten punten aangeven. 57 Hoe hoger de resolutie van de scan, hoe kleiner de afstand tussen de punten. Ruis Ruis kan teweeggebracht worden door onder meer trillingen en reflectie van licht gedurende het scanproces. 58 Het toont zich als een afwijking in de scan die geen informatie geeft over het origineel. Ontbrekende data In een scan kunnen ook bepaalde delen ontbreken. Vaak kan dit voorkomen bij scherpe randen in het oppervlak van het origineel. Dit toont zich als gaten in de oppervlaktestructuur. Fysieke reproductie Een nauwkeurige reproductie van de casus geeft dezelfde karakteristieken als het origineel weer. Hiermee wordt de nabewerkte reproductie bedoeld. De karakteristieken bestaan uit de geometrie, compositie, structuur, kleur en glans. Alle aspecten worden visueel beoordeeld. Geometrie Onder geometrie wordt de grootte en vorm van het origineel verstaan. De vorm bestaat uit de compositie en eventuele machinesporen. Naast de visuele beoordeling wordt de geometrie gemeten. Structuur Onder structuur wordt de gladheid van het oppervlak verstaan. Dit hangt nauw samen met glans. Kleur Onder kleur wordt de zwarte kleur van het ebbenhout verstaan. 57 Bernardini en Rushmeier 2002, p Varady, Martin en Cox 1997, p

31 Glans Onder glans wordt een bepaalde reflectie van licht door het oppervlak van de robbellijst verstaan. Deze reflectie wordt veroorzaakt door de structuur van het oppervlak en de wijze van afwerking. 31

32 4. Het 3D-Model Het proces voor het maken van een 3D-model van de robbellijst bestaat uit twee onderdelen. Eerst moet het ornament worden gedigitaliseerd. Daarna moet de verkregen informatie worden nabewerkt. De dataverzameling geeft namelijk geen weergave van een driedimensionaal beeld. Met behulp van computerprogramma s moet de informatie naar een volume worden vertaald. Meestal kan het fysieke model namelijk niet in een keer in zijn geheel worden gescand. En fouten in het scanproces kunnen worden gecorrigeerd. In het eerste gedeelte van dit hoofdstuk wordt de selectie van de toegepaste scanmethode behandeld. In het tweede gedeelte worden de basisprincipes van de digitale nabewerking uiteengezet. Het proces wordt beschreven waarmee de scan wordt gemodelleerd en vertaald naar een code voor machineproductie. In het derde gedeelte wordt de vervaardiging van het 3D-model van de robbellijst beschreven. 4.1 Vooronderzoek Binnen het vakgebied van cultureel erfgoed worden scanmethodes toegepast voor verscheidene doeleinden. Een omvangrijke toepassing is het visualiseren van cultureel erfgoed voor onderzoek, educatie of documentatie. De schaalgrootte loopt uiteen; het betreft hier onder meer monumentale landschappen, gebouwen of beelden. 59 Bij andere toepassingen is visualisatie maar een onderdeel van het proces. Het maken van replica s en aanvullingen zijn hiervan voorbeelden. Vaak gaat het dan om kleinere objecten, zoals beelden en onderdelen van meubels. 60 Voor het scannen van objecten van kleine schaal worden meestal optische technieken gebruikt (zie volgende paragraaf). De meest voorkomende technieken voor het scannen van objecten zijn de laserscan en de lichtprojectie. 61 Dit zijn zogenaamde non-contacttechnieken. De optische technieken worden veel toegepast omdat ze, naast dat ze geen contact met het object maken, verplaatsbaar zijn. Naar de mobiliteit van scansystemen zijn enkele onderzoeken verricht. 62 In het onderzoek worden ook de kosten van de scantechnieken behandeld. De technieken die namelijk doorgaans worden gebruikt voor restauratie behoren tot de bovenzijde van de markt. Er zijn onderzoeken 59 Bernardini en Rushmeier 2002, p. 166, Blais 2004, Schaich Beentjes en Van der Molen, nog niet gepubliceerd, Köhler 2002, Hamann De Roos 2004, Varady, Martin en Cox 1997, p De Roos 2004, Beraldin et al

33 gedaan naar goedkopere methodes, maar hiermee wordt nog een budget van enkele duizenden euro s bedoeld Fablab In de literatuur worden alleen bepaalde lichtscanners genoemd. Het Fablab beschikt over een tastscanner. Deze methode wordt waarschijnlijk niet in de literatuur genoemd omdat er vaak wordt gewerkt met kwetsbare oppervlaktes. Deze methode zal niettemin in het overzicht worden besproken. 4.2 Overzicht Voor het maken van een 3D-model van de robbellijst moet op de eerste plaats informatie worden verzameld over de geometrie van het fysieke model. Deze data kan met verschillende scanmethodes worden verkregen. De scanmethodes kunnen worden verdeeld in twee groepen: contact en non-contactscanners. De contacttechnieken maken gebruik van mechanische druk om het oppervlak op te meten. Hierbij komt de sonde in aanraking met het oppervlak van het te scannen object. De non-contacttechnieken kunnen worden verdeeld in technieken die hiervoor licht, geluid of magnetische velden gebruiken. De methodes die licht gebruiken zijn het meest voorkomend en alleen deze zullen verder worden behandeld Tast De contactscanner maakt gebruik van een mechanische taster, die binnen een drie-assig stelsel kan bewegen in de x, y en z-richting. Het model wordt op een vlak platform geplaatst, eventueel met ondersteuningen. De arm tast het oppervlak puntsgewijs af met een sonde, waarbij de ontstane mechanische druk omgezet wordt in elektrische signalen. Deze manier van dataverzameling is dus discreet, niet continu; er worden afzonderlijke punten gemeten, geen gedeeltes. De scanner behoort tot een van de meest nauwkeurige scanmethodes. Het apparaat kan scannen in hoge resolutie (0,05 millimeter), met weinig ruis of andersoortige fouten. 64 Daar staat tegenover dat de scanner het oppervlak aanraakt. Toepasbaarheid 63 Bernardini en Rushmeier 2002, p Varady, Martin en Cox 1997, p

34 De grootte en vorm van het fysieke model wordt beperkt door de afmetingen van de scanner en de richtingen waarin de sonde kan bewegen. Een tafelmodel heeft afmetingen van ongeveer 200x150x60 (lxbxh) millimeter. De tastscanner is een relatief goedkope scanmethode. 65 Bij bepaalde modellen van een CNC-frees kan de kop worden vervangen door een sonde, waardoor het apparaat als scanner gebruikt kan worden. De puntsgewijze dataverzameling maakt de scanner wel tot een langzame methode, hetgeen de kosten kan opvoeren. 66 Deze methode is beschikbaar bij het FabLab in Amsterdam Laser Een laserscanner maakt gebruik van triangulatie. Met triangulatie, of driehoeksmeting, kan de locatie van een punt worden bepaald door de hoek te meten die dit punt maakt met bekende referentiepunten. De laser wordt onder een vastgestelde hoek op het fysieke model gericht en een camera registreert het gereflecteerde licht. Door deze hoek en de afstand van de scanner tot het object te berekenen, kan de relatieve locatie van een punt op het oppervlak ten opzichte van de referentiepunten worden bepaald. 67 Laserscanners kunnen worden verdeeld in punt- en lijnscanners. De puntscanner meet het oppervlak discreet, dus puntsgewijs. De lijnscanner is een uitbreiding van de puntscanner. Deze scanner richt een lijn op het oppervlak, waardoor de camera in een beeld een profiel registreert dat uit vele punten bestaat. 68 Deze techniek wordt het meeste toegepast. 69 De opstelling van een laserscanner bestaat uit een laser en een camera die tegenover het object worden geplaatst. Het platform waarop de scanner is gemonteerd kan vaak bewegen. De puntscanner heeft een hogere resolutie en precisie dan de lijnscanner. 70 De nauwkeurigheid van de techniek wordt bepaald door de resolutie van het Charge- Coupled Device (CCD). 71 Het CCD is het lichtgevoelige gedeelte van de camera dat het gereflecteerde licht registreert. Het scannen met licht heeft meerdere nadelen. Ten eerste nemen fouten in de meting toe, naarmate de afstand tot het object en de scanner groter wordt. 72 Daarnaast kan ruis optreden door onder meer externe trillingen en sterk reflecterende oppervlakken. 73 Ten derde kan het object deels niet zichtbaar zijn door bijvoorbeeld schaduwval, wat leidt tot ontbrekende data Varady, Martin en Cox 1997, p Varady, Martin en Cox 1997, p Varady, Martin en Cox 1997, p Blais 2004, pp Blais 2004, p Blais 2004, p Varady, Martin en Cox 1997, p Varady, Martin en Cox 1997, p. 258, Bernardini en Rushmeier 2002, p Varady, Martin en Cox 1997, p Varady, Martin en Cox 1997, p

35 Toepasbaarheid De opstelling van de laserscanner vormt geen beperking voor de grootte en vorm van het fysieke model. Bovendien is de techniek verplaatsbaar. De enige beperking zou de reflectie van licht op het oppervlak kunnen zijn. De laserscanner is relatief duur. Vaak moet niet alleen de scanner, maar ook het personeel worden ingehuurd. 75 Een goedkope methode is de David-scanner. Dit is een scanner die zelf gemaakt kan worden, of worden besteld als kit. 76 Deze kit kost 449 euro. De onderdelen van deze scanner bestaan uit een webcam, een laserpen en twee referentieborden. De software is gratis te downloaden. Het Fablab in Maastricht heeft een David-scanner. In het tijdsbestek dat dit onderzoek verricht is, was de scanner buiten gebruik waardoor het niet mogelijk was een scan te maken Lichtprojectie Bij lichtprojectie wordt licht met een bepaalde structuur op het oppervlak geprojecteerd. Een structuur van parallelle lijnen komt het meest voor, maar ook patronen worden gebruikt. Een voorbeeld is het moiré patroon, dat met twee projectors op het oppervlak wordt geprojecteerd. 77 Het licht wordt vervolgens vervormd door het oppervlak en deze deformaties worden door een camera geregistreerd. Daarna wordt de afstand tussen de lijnen met behulp van algoritmes berekend. 78 Deze afstand is proportioneel aan de hoogte van de gemeten positie op het oppervlak. 79 De opstelling voor lichtprojectie bestaat uit een projector en een camera die in een driehoek voor het object zijn neergezet. De nauwkeurigheid wordt bepaald door de breedte van de geprojecteerde strepen. 80 De maximale resolutie is 0,05 millimeter. De lichtprojectiescanner heeft verder dezelfde nadelen als de laserscanner Blais 2004, p Schaich 2007, p Varady, Martin en Cox 1997, p Schaich 2007, p

36 Figuur 17: De werking van een lichtprojectie scanner. Toepasbaarheid De opstelling van de lichtprojectiescanner vormt geen beperking voor de grootte en vorm van het fysieke model. Ook deze techniek is verplaatsbaar. Omdat deze methode ook gebruik maakt van licht voor het scannen zijn de nadelen vergelijkbaar met de laserscanner. Ook lichtprojectie is een relatief dure methode, vergelijkbaar met de laserscanner. De lichtprojectiescanner kan echter als David-scanner zelf worden gemaakt of als kit worden besteld. 81 Deze kost ongeveer 1800 euro. Het Fablab heeft deze techniek niet Selectie De methodes die in het vorige gedeelte zijn besproken, zijn allemaal geschikt voor het scannen van kleine objecten. Ze hebben een resolutie die in staat is een scan van een robbellijst te maken met een hoge detaillering. De scanmethodes op basis van licht hebben een bredere toepasbaarheid dan de tastscanner. Deze methodes maken ten eerste geen contact met het object. Ten tweede vormt de apparatuur nauwelijks een beperking voor de grootte en geometrie van het te scannen object. En op de derde plaats zijn de scanmethodes verplaatsbaar, waardoor het mogelijk is om robbellijsten op een kabinet te scannen. Uit het eerste hoofdstuk en de casus is naar voren gekomen dat het ebbenhout dermate hard en dicht van structuur is dat de sonde geen schade aan het oppervlak veroorzaakt. Daarnaast is de robbellijst klein van van stuk en is de onderzijde vlak. Alleen de bovenzijde van de lijst hoeft gescand te worden. Bovendien is bij de casus de

37 robbellijst los gekomen van het kabinet, waardoor het naar de scanner toegebracht kan worden. De scanner hoeft voor dit onderzoek dus niet verplaatsbaar te zijn. In dit onderzoek is de tastscanner het beste toepasbaar. Deze techniek heeft een betere nauwkeurigheid dan de technieken op basis van licht. Het scanproces wordt niet of nauwelijks beïnvloed door trillingen of ruis en heeft de hoogste resolutie. Daarnaast kan de methode, in tegenstelling tot de David-scanner, direct worden gebruikt. Het uitgangspunt van het onderzoek ligt namelijk bij de fysieke reproductie van de robbellijst. 4.3 Nabehandeling In het komende gedeelte wordt de dataverwerking van de scan kort besproken. Eerst wordt de informatie behandeld die de scanner heeft verzameld. Vervolgens wordt er uiteengezet hoe er van deze informatie een 3D-model wordt gemaakt om een machine aan te sturen Standard Triangulation Language (STL) Wanneer een fysiek model is gescand met een discrete scanmethode, wordt de scan in de software getoond als een cluster van losse punten. Dit wordt ook wel een pointcloud, een puntenwolk, genoemd. Hierin zijn de vormen van het model moeilijk in te zien. Om de vorm te kunnen zien moeten de losse punten aaneengeschakeld worden tot een gesloten oppervlakte. Dit wordt een mesh, een netwerk, genoemd. Voor het maken van een mesh bestaan vele bestandstypen, die allemaal voor specifieke functies zijn ontwikkeld. Het meest gebruikte formaat is echter STL. Het STL-formaat is ontwikkeld voor Stereolithografie (zie hoofdstuk 5), maar heeft daarna een bredere toepassing gevonden. 82 STL is dan ook ontstaan als een afkorting van stereolithografie, maar het kan ook Standard Tessalation Language of Standard Triangulation Language betekenen. Tessallatie, of facettering, is het maken van tweedimensionale vlakken door herhaling van polygonen, of veelhoeken, zonder overlappingen of openingen. Omdat hiervoor meestal driehoeken worden gebruikt wordt STL ook Standard Triangulation Language genoemd. Wanneer de pointcloud dus in een STL-bestand wordt veranderd, wordt de geometrie van het oppervlak zichtbaar in een netwerk van driehoeken, maar zonder kleur of textuur (zie afbeelding 18). 82 Hopkinson, Hague en Dickens 2006, p

38 Afbeelding 18: De bal is opgebouwd uit een netwerk van driehoeken. Hoe meer driehoeken, hoe hoger het detail CAD / CAM Met behulp van Computer Aided Design (CAD) kan het 3D-model worden nabewerkt. CAD is een algemene term voor computerprogramma s waarmee in twee- of driedimensionale modellen kunnen worden ontworpen. Voor het nabewerken van de scan worden programma s gebruikt voor driedimensionale modellen. De oppervlaktescan wordt veranderd in een volume. Vervolgens kan ontbrekende data eventueel ingetekend worden en kan enige mate van ruis worden verwijderd. Dit kan ten koste van de resolutie gaan. Voor dit onderzoek is gebruik gemaakt van gratis programma s als Blender en Google Sketch-Up. 83 CAM staat voor Computer Aided Manufacturing. Dit is een algemene term voor computerprogramma s die twee- of driedimensionale modellen vertalen naar de parameters die nodig zijn voor productie. Een CAD-programma genereert een code waarin bijvoorbeeld het startpunt, de bewerkingsrichtingen en de snelheid van het gereedschap zijn opgenomen. Zo kan er voor elk materiaal de meest optimale bewerking worden bepaald. In dit onderzoek is gebruik gemaakt van de programma s die bij de machine werden geleverd. Voor het scannen is gebruik gemaakt van Dr. Picza, voor het frezen Roland Modela Player en voor het printen Replicator G ( ), ( ) ( ). 38

39 4.4 Onderzoeksopzet Model Als model is een gedeelte gebruikt van de originele robbellijst van het kussenkabinet, zoals besproken in het vorige hoofdstuk. De afmetingen van deze lijst zijn 210x15x2 (lxbxh) millimeter. Voor dit onderzoek is een deel van 70x15x2 (lxbxh) millimeter gescand. Dit formaat is voldoende om de nauwkeurigheid van de scan te beoordelen en fysieke reproducties te vervaardigen Scanner Voor het scannen van de robbellijst is gebruik gemaakt van een contactscanner, de Roland Modela MDX-20. Deze machine kan door zijn vervangbare kop zowel gebruikt worden voor scannen als voor het frezen. De maximale afmetingen die deze machine kan verwerken zijn 203.2x152.4x60.5 (lxbxh) millimeter. De scanner wordt bestuurd door het programma Dr. Picza 3. De minimale vereiste voor deze software is een Pentium met een werkgeheugen van 64 megabyte en een recente versie van Windows als besturingsprogramma. 85 Voor het scannen van het oppervlak gebruikt de Roland Modela een piëzo-elektrische sensor (Roland Active Piezo Sensor). De sensor is een sonde die mechanische druk omzet in elektrische signalen. 86 Deze sonde heeft een lengte van 60 millimeter en verloopt tot een punt met een diameter van 0,08 millimeter. 87 De maximaal te verkrijgen resolutie is 0,025 millimeter. En afhankelijk van de ingestelde resolutie kan de machine het oppervlak scannen met een snelheid van 4 tot 15 millimeter per seconde Opstelling De robbellijst is op een stuk triplex met een dikte van 10 millimeter bevestigd met dubbelzijdige tape. Dit stuk triplex is weer met dubbelzijdige tape op het platform van de scanner bevestigd. De verhoging zorgt ervoor dat de sonde naast het object kan tasten, waardoor ook de dikte van de robbellijst wordt gescand. De afmetingen van de lijst zijn 210x15x2 millimeter (zie paragraaf 3.1.1). Het model zelf kan een maximale grootte hebben van 220x160 millimeter. Dit betekent dat een gedeelte van de lijst niet gescand kan worden, omdat het gedeelte dat de machine kan verwerken kleiner is (zie paragraaf 5.2.2). Dit is niet problematisch. Omdat het scannen van de gehele lijst te lang duurt, is besloten om een kleiner gedeelte in te scannen met een lengte van ( ). 86 Karki 2000, p ( ). 39

40 millimeter. In dit gedeelte is het verloop van vijf golvingen te zien, wat voldoende is voor het testen van de CNC-frees en de 3D-printer. Door de robbellijst met de sonde op vier uiteindes af te tasten kon het scangedeelte worden bepaald. Deze coördinaten werden opgenomen in Dr. Picza 3, waarna het oppervalk kon worden gescand. Voor het scannen is een resolutie van 0,25 millimeter gebruikt. Een hogere resolutie is niet zinvol, omdat de fabricatietechnieken dit niet uit kunnen voeren Nabehandeling De scan is nabewerkt in het gratis programma Blender. In dit programma is de scan van de bovenzijde van de robbellijst in een volume veranderd (zie afbeelding 19), zoals beschreven in paragraaf en Resultaat De mathematische reproductie geeft de geometrie van de robbellijst duidelijk weer. Het profiel en de golving zijn zichtbaar en komen overeen met die van de originele lijst (zie afbeelding 19, 20, 21). Ook de onregelmatigheden zijn vergelijkbaar. In deze resolutie zijn echter niet de fijnste onregelmatigheden te zien, zoals de braampjes van de beitel. Alleen aan de zijkanten is enige ruis te zien, wat waarschijnlijk komt doordat de sonde in deze richting niet nauwkeurig kon scannen. In de onbewerkte scan ontbrak vrijwel geen data. Deze ontbrekende gedeeltes zijn tijdens de nabewerking bijgetekend. Figuur 19: De nabewerkte scan in Google Sketch-Up. 40

41 Figuur 20: De zijkant van de scan toont duidelijk het profiel. Figuur 21: Het gedeelte van de orignele robbellijst dat is gescand Discussie De contactscanner kan in een hogere resolutie scannen, waardoor meer details weergegeven kunnen worden. Dit blijkt echter niet zinvol, omdat de reproductietechnieken deze mate van detaillering niet kunnen verwerken (zie hoofdstuk 5 en 6). Het onderzoeken van andere scanmethodes is daarom ook niet noodzakelijk. Bovendien is dit detail zo fijn dat het in de nabewerking weer kan worden verwijderd. Hoewel de scan nauwkeurig is, en geschikt is voor het in dit onderzoek gebruikte losse deel van de lijst, heeft de tastscanner een belangrijke tekortkoming. Bij de meeste restauraties is het probleem dat gedeeltes van de lijst ontbreken. Dit betekent dat het lijstwerk op het object gescand moet worden. De contactscanner is niet mobiel en kan daarom niet worden toegepast. Voor deze problematiek zullen lichtscanners een alternatief zijn. In dit onderzoek is de tastscanner geselecteerd voor het maken van een nauwkeurige scan vanwege de nauwkeurigheid, beschikbaarheid en kosten. Waar in dit onderzoek niet op in is gegaan, maar wat wel een interessante bijkomstigheid van de scantechniek kan zijn, is de mogelijkheid om repeterende vormen met behulp van software digitaal aan elkaar te plakken om zo elke gewenste lengte te 41

42 verkrijgen. Hiervoor is echter meer onderzoek naar toegankelijke en gebruiksvriendelijke software nodig. 4.5 Conclusie De in de literatuur besproken lichtscantechniek zal voor de meeste restauratieprojecten te kostbaar zijn. De David-scanner is mogelijk een toegankelijker alternatief. De contactscanner is een goedkope en nauwkeurige scanmethode, die voor objecten met een beperkt volume geschikt is. 42

43 5. CNC-Frezen Het CNC-frezen is een subtractieve techniek. Subtractieve technieken zijn de meest voorkomende productietechnieken. Deze techniek haalt een vorm uit een volume door materiaal te verwijderen. 88 CNC staat voor Computer Numerical Control, wat betekent dat de werking van de frees door een computer wordt aangestuurd. Hierdoor is de frees in staat ingewikkelde bewerkingen uit te voeren. Frezen is het verspanend verwijderen van materiaal door middel van een roterende beitel. 89 Dit gereedschap wordt de frees genoemd. In dit hoofdstuk wordt eerst het vooronderzoek behandeld. De methode die hieruit voortkomt wordt op toepasbaarheid getoetst. Daarna wordt de techniek getest en de resultaten besproken. 5.1 Vooronderzoek Binnen het vakgebied van conservering en restauratie is weinig over de toepassing van de CNC-frees geschreven. De techniek is met name gebruikt voor aangepaste transportkisten of om ondersteuningen te maken. Het betreft in deze gevallen een vijfassige CNC-frees. 90 Köhler gebruikte de CNC-frees bijvoorbeeld voor het maken van een sokkel voor een beeld dat door wormvraat was aangetast. De sokkel is vervolgens met de hand bijgesneden om een eenheid met het beeld te verkrijgen. De freestechnieken zijn allemaal niet gebruikt voor aanvullingen van delen met een esthetische functie. Over de het nauwkeurigheid van de frees voor deze toepassing is geen literatuur gevonden. Dit komt waarschijnlijk door de hoge kosten van het vijf-assig frezen en de noodzaak van een 3D-model Fablab In de literatuur wordt alleen het vijf-assige frezen genoemd. Het Fablab beschikt over een drie-assige freestechniek, deze methode zal in het overzicht worden besproken. 88 Als vergelijking kan het verschil tussen een beeldhouwen en boetseren worden gebruikt. Beeldhouwen is een subtractieve techniek. Uit een volume wordt vorm gehaald. Het 3D-printen is een additieve techniek. Met boetseren wordt een vorm opgebouwd uit stukken klei. 89 Koether en Rau 1999, p Köhler 2002, Hamann

44 5.2 Overzicht CNC-freesmachines zijn op de eerste plaats onder te verdelen in de positie waarin de as van de frees is bevestigd. Er zijn verticale, horizontale en universele modellen. Bij een universeel model kan de frees zowel in verticale als horizontale positie bewegen. De machines zijn verder onder te verdelen in de richtingen waarin de frees kan bewegen. Een CNC-freesmachine kan drie-, vier- of vijf-assige bewegingen maken. Een drie-assige frees kan bewegen in de xyz-richting. Een vier-assige frees kan in de xyz-richting bewegen en draaien om de x- en y-as. Een vijf-assige frees kan in de xyz-richting bewegen en om al deze assen draaien (zie afbeelding 22,23,24). Dit is dan ook een universeel model. Figuur 22,23,24: De bewegingsrichting van respectievelijk een drie- vier- en vijfassige frees Drie-assige CNC-frees Bij een drie-assige CNC-frees is de frees vaak in een verticale freeskop bevestigd. Dit type wordt ook wel een bovenfrees genoemd. De freeskop kan, zoals beschreven, in de xyz-richtingen bewegen. Om het materiaal te verspanen kunnen veel verschillende typen frezen worden gebruikt. Voor de bovenfrees worden vaak schachtfrezen gebruikt, deze zijn maar aan een zijde voorzien van een snijkant. Er kan zowel met de onderkant als met de zijkant van de beitel worden gewerkt. Afhankelijk van de verkozen vorm kunnen vlakke of bolle frezen worden toegepast (zie afbeelding 25). De vlakke frees is het meest geschikt voor rechte gedeeltes en de bolle voor ronde. 44

45 Afbeelding 25: Een vlakke en een bolle frees. Toepasbaarheid De capaciteit van de drie-assige CNC-frees is 203.2x152.4x60.5 (lxbxh) millimeter. Dit is een tafelmodel. Deze techniek is te gebruiken bij het Fablab. De aanschafprijs van een tafelfrees is ongeveer 4000 euro Selectie Het CNC-frezen kent in tegenstelling tot de andere technieken niet zoveel verschillende toepassingen. Voor de reproductie van de robbellijst is gekozen voor een verticale 3- assige CNC-frees. Het is namelijk niet nodig om de 4- en 5-assige modellen te gebruiken. De robbellijst heeft namelijk alleen een driedimensionaal ornament aan de bovenzijde en de onderzijde is vlak. De frees hoeft daarom alleen in de xyz-richtingen te bewegen. 5.3 Onderzoeksopzet Materiaal Voor het frezen van de robbellijst is gebruikt gemaakt van ebbenhout. Het hout is met behulp van de lintzaag op maat gezaagd en vervolgens met de hand geschaafd tot strips van 150x15x2 (lxbxh) millimeter. De breedte en de dikte volgen de afmetingen van de originele robbellijst. Om meerdere tests op een strip uit te kunnen voeren is gekozen voor een lengte van 150 millimeter CNC-frees Voor het frezen van de robbellijst is gebruik gemaakt van de Roland Modela MDX-20. Deze tafelfrees kan ook als scanner worden gebruikt (zie paragraaf 4.4). De maximale 45

46 afmetingen die deze machine kan verwerken zijn 203.2x152.4x60.5 (lxbxh) millimeter. Dit betekent dat de lengte van een robbellijst maximaal millimeter kan bedragen. Voor de besturing van de Roland Modela is het programma Roland Modela Player 4 gebruikt. 91 De minimale vereiste voor deze software is een Pentium met een werkgeheugen van 64 megabyte en een recente versie van Windows als besturingsprogramma. De Roland Modela Player 4 kan het STL-formaat van het 3Dmodel verwerken. Het programma berekent de freesbanen voor de machine automatisch. Voor het frezen kunnen verschillende typen schachtfrezen van SGS worden gebruikt, de kleinst mogelijke diameter bedraagt 0,4 millimeter. 92 De rotatiesnelheid van de frees is afhankelijk van het materiaal dat wordt bewerkt. Het freesproces bestaat uit twee delen: eerst wordt het hout grof op maat gefreesd, daarna wordt het fijn nabewerkt Experimentele opstelling De strip ebbenhout is op een stuk triplex met een dikte van 10 millimeter bevestigd met dubbelzijdige tape, om het platform tijdens het frezen niet te beschadigen. Dit stuk triplex is weer met dubbelzijdige tape op het platform bevestigd. Om te kunnen experimenteren met verschillende frezen en freestechnieken is besloten om gedeeltes te frezen met een oppervlakte van 25x15 millimeter. Hierdoor kunnen er op een strip vijf tests worden uitgevoerd. Deze tests tonen drie golvingen, wat voldoende is om de nauwkeurigheid van de machine te beoordelen. Voor het frezen zijn twee typen schachtfrezen gebruikt: met een stomp (SGS nr.301) en een bol (SGS nr.300) uiteinde. De diameter van de gebruikte frezen is 0,8 millimeter. Het frezen met de kleinste diameter duurt namelijk veel langer Experimenten Experiment #1 Voor het eerste experiment is een bolle frees gebruikt met een diameter van 0,8 millimeter. Het oppervlak is zowel grof als fijn gefreesd in de x-richting. Dit is dus in de lengte van de strip. De afstand tussen de freesbanen is 0,5 millimeter. De doorvoer van de frees is ingesteld op een harde houtsoort. Het freesproces duurt 55 minuten ( ) ( ). 46

47 Afbeelding 26: Experiment I. Experiment #2 Voor het tweede experiment zijn dezelfde instellingen gebruikt als bij het eerste experiment. Alleen de doorvoersnelheid is verhoogd, door de frees in te stellen op zacht hout. Het freesproces duurt 25 minuten. Afbeelding 27: Experiment II. Experiment #3 Voor het derde experiment zijn dezelfde instellingen gebruikt als bij het tweede experiment. Alleen de richting van het grove frezen is veranderd in de y-richting. Het freesproces duurt 40 minuten. Afbeelding 28: Experiment III. Experiment #4 Voor het vierde experiment zijn dezelfde instellingen gebruikt als bij het tweede experiment. Alleen de richting van het fijne frezen is veranderd in de y-richting. Het freesproces duurt 35 minuten. 47

48 Afbeelding 29: Experiment IV. Experiment #5 Voor het vijfde experiment zijn dezelfde instellingen gebruikt als bij het tweede experiment. Alleen de bolle frees is vervangen door een stompe frees. Het freesproces duurt 25 minuten. Afbeelding 30: Experiment V. Nabehandeling Experiment I heeft een nabehandeling ondergaan. De freesbanen zijn geschuurd (korrelgrootte 400). Omdat de het testgedeelte moeilijk te behandelen is, ging dit niet overal even goed. Een indruk van de mogelijkheden is echter wel te krijgen. Daarna is het gedeelte voorzien van een laag schellak. De glans is niet optimaal omdat het oppervlak niet glad genoeg is. Experiment #6 Afbeelding 31: Experiment VI. 48

49 5.3.5 Resultaten De freesresultaten zijn redelijk nauwkeurig en tonen duidelijk de geometrie. Alleen de vlakke frees is niet geschikt voor het maken van de robbellijst, omdat deze te hoekige vormen voortbrengt. Verder is het resultaat niet volkomen precies, de testgedeeltes zijn niet helemaal recht in het hout aangebracht. Ze lopen op den duur iets scheef. Dit komt waarschijnlijk doordat het hout niet geheel recht in de machine is geplaatst. Verder vereist de structuur van de reproducties nabehandeling. Op het oppervlak zijn namelijk fijne freesbanen zichtbaar, die te verwijderen zijn door licht te schuren. Nadat er schellak is opgebracht vertoonde de lijst een glans die vergelijkbaar is met het origineel Discussie De resultaten laten zien dat het mogelijk is om robbellijsten te frezen. Hiermee is echter nog niet gezegd dat de frees als productietechniek gebruikt kan worden. Er zijn enkele aandachtspunten. Om te beginnen is het resultaat niet precies. Dit kan mogelijkerwijs verholpen worden door eerst een mal te frezen en de strip hierin te plaatsen. Dit geeft de lijst meer stabiliteit. Het gebrek aan precisie lijkt namelijk niet zozeer van doen te hebben met de tolerantie van de machine, maar met het plaatsen van de strip. Daarnaast is er een oppervlak van 25x15 (lxb) millimeter gefreesd, wat met de voordeligste instellingen minimaal 25 minuten duurde. Wanneer de mate van nabehandeling verder wordt terug wordt gebracht door het gebruik van een kleinere frees, zal de benodigde tijd nog eens oplopen. Dit hoeft geen probleem te zijn. In principe kan de frees zonder toezicht werk verrichten. Maar als er een uurtarief betaald moet worden, is de methode niet zo goedkoop. Bovendien heeft het werkvlak van de tafelfrees een breedte van ongeveer 200 millimeter. Dit bepaalt dus de breedte van de reproductie. Om bredere lijsten te frezen dient er onderzoek verricht te worden naar vergelijkbare freesmachines met een groter werkoppervlak. 5.4 Conclusie De CNC-frees is in staat om een nauwkeurige reproductie te vervaardigen van de robbellijst. Om de frees echter toe te kunnen passen als productietechniek is verder onderzoek vereist. 49

50 6. 3D-Printen Het 3D-printen is een relatief nieuwe techniek. 93 3D-printen is een additieve techniek, wat wil zeggen dat deze techniek een vorm opbouwt door volumes samen te voegen. Het 3D-printen is een methode die voortgekomen is uit rapid prototyping, een toepassing binnen het vakgebied van industriële vormgeving voor de ontwikkeling van snelle en goedkope fysieke testmodellen. Inmiddels wordt de methode ook gebruikt voor de fabricage van eindproducten. Dit wordt rapid manufacturing genoemd. 94 Omdat de techniek relatief nieuw is, worden deze termen vaak door elkaar gebruikt. Omwille van de duidelijkheid zal de ontwikkeling van het 3D-printen dan ook kort worden beschreven (zie paragraaf 6.2). In het eerste gedeelte van het hoofdstuk wordt de selectie van een toepasbare 3D-printmethode behandeld. Ook wordt de ontwikkeling van het 3D-printen kort beschreven. In het tweede gedeelte wordt de reproductie van de robbellijst getest op nauwkeurigheid. Het resultaat wordt besproken in de discussie. 6.1 Vooronderzoek Binnen het vakgebied van de conservering en restauratie van cultureel erfgoed is weinig over 3D-printen geschreven. De enige techniek die de auteur in de literatuur heeft aangetroffen is stereolithografie (zie volgende paragraaf). Deze techniek wordt door Podany gebruikt voor het maken van replica s van cultureel erfgoed. 95 Dit artikel is wat de toepasbaarheid van de techniek betreft echter verouderd. Beentjes gebruikte stereolithografie als hulpmiddel voor de restauratie van een beeld. 96 Deze printtechniek werd gekozen vanwege zijn nauwkeurigheid. Ontbrekende delen van het beeld werden gescand en geprint. Omdat er echter weinig bekend was over de stabiliteit van de prints, zijn voor de restauratie van het object afgietsels in epoxy gebruikt. 97 Het geheel aan 3D-printtechnieken wordt niet vaak voor restauratie toegepast. Dit komt doordat de capaciteit van de apparaten vaak te beperkt is en de geprinte delen tot voor kort teveel nabehandeling vereisten. 98 Ook is er weinig bekend over de stabiliteit van de geprinte plastics. Bechthold behandelde op het congres Future Talks 93 De term 3D-printen zowel gebruikt voor het geheel aan computergestuurde additieve technieken, als voor de benaming van een bepaalde techniek. In dit onderzoek wordt 3D-printen in de eerste betekenis toegepast. 94 Hopkinson, Hague en Dickens 2006, p Podany 1992, p Beentjes en Van der Molen, nog niet gepubliceerd. 97 Beentjes en Van der Molen, nog niet gepubliceerd. 98 Gesprek met Tonny Beentjes, metaalrestaurator,

51 2011 de problematiek van het conserveren van met printtechnieken vervaardigde designobjecten in museumcollecties. 99 Zijn lezing was ten tijde van het onderzoek echter nog niet gepubliceerd. Madsack behandelde de veroudering van geprinte materialen in design en hedendaagse kunst. Ze onderzocht met name de verkleuring van geprinte plastics als gevolg van foto-oxidatie. Deze veroudering wordt echter door vele factoren veroorzaakt. Madsack stelt dan ook dat verder onderzoek vereist is Fablab In de literatuur wordt alleen stereolithografie genoemd. Het Fablab beschikt over twee printtechnieken: selective laser sintering en fused deposition modelling. De drie methodes zullen in het overzicht worden besproken. 6.2 Ontwikkeling van additieve technieken Rapid Prototyping Om de herkomst van rapid manufacturing (RM) te kunnen duiden, wordt eerst kort de ontwikkeling van rapid prototyping (RP) behandeld. RP is, zoals gezegd, de relatief snelle en goedkope vervaardiging van een testmodel. Aan de ene kant kan dit prototype bestaan uit alleen de vorm en uiterlijke karakteristieken van het eindproduct. Maar aan de andere kant kunnen er een of meerdere materiaaltechnische eigenschappen van het eindproduct, van bijvoorbeeld plastic of metaal, worden gereproduceerd. 101 Uit rapid prototyping (RP) zijn de deelgebieden van rapid tooling (RT) en rapid manufacturing (RM) ontstaan. RT is het maken van modellen of mallen voor de vervaardiging van prototypes. Hier worden de technieken dus toegepast voor het maken van de productiemiddelen zelf. 102 RM omvatte aanvankelijk de productie van prototypen en productiemiddelen in kleine series. Vanwege de materiaaltechnische eigenschappen van de producten en de duur van de productie waren grote series niet rendabel. Inmiddels wordt RM breder toegepast. Hier wordt in de volgende paragraaf verder op ingegaan. De eerste technieken voor RP werden ontwikkeld in de zeventiger en tachtiger jaren van de vorige eeuw. In 1986 werd Stereolithografie (SL), de eerste methode voor RP, op de markt gezet. Samen met Selective Laster Sintering (SLS), op de markt in 1992 maar al gepatenteerd in 1979, behoort deze tot de oudste RP technieken. In 1991 volgde 99 ( ). 100 Madsack 2011, p Gebhardt 2003, p Gebhardt 2003, p

52 Fused Deposition Modelling (FDM). Deze technieken zijn onder te verdelen in het soort grondstof dat ze verwerken, achtereenvolgens vloeistof, poeder en vaste stof. Dit levert onder meer verschillen op in het gebruik van materialen, hun materiaaltechnische eigenschappen en de mate van precisie. Inmiddels zijn er ongeveer twintig technieken voor rapid prototyping ontwikkeld Rapid Manufacturing In dit onderzoek worden rapid manufacturing technieken onderzocht. Deze toepassing is de laatste jaren verzelfstandigd. De techniek wordt niet langer alleen voor het maken van prototypes gebruikt, maar ook voor de vervaardiging van eindproducten. 103 Dit stelt andere eisen aan het materiaal. Aanvankelijk zijn de technieken namelijk bedacht voor visualisatie, niet voor de fabricage van sterke en duurzame materialen. Niet alle technieken die voor rapid prototyping worden gebruikt zijn dan ook geschikt voor rapid manufacturing. 104 Een aantal methodes wordt aangepast voor de nieuwe toepassing. Daarnaast worden er nieuwe technieken ontwikkeld om bijvoorbeeld met andere materialen of op kleinere of grotere schaal te fabriceren. Het vakgebied is nog relatief jong. De rapid manufacturing technieken brengen driedimensionale producten voort, maar het bouwproces is in principe 2,5D. Dit wil zeggen dat de omtrek van het model wordt vormgegeven in de x- en y-richting; in een tweedimensionaal vlak. De derde dimensie ontstaat door een herhaling van deze vlakken in de z-richting. Deze ontstaat dus door een opeenvolging van lagen van gelijkmatige dikte, niet in een ononderbroken baan zoals de andere richtingen. 105 De wijze waarop deze lagen worden verbonden en de materialen die hiervoor worden gebruikt bepalen grotendeels de materiaaltechnische eigenschappen van het product. De structuur van het oppervlak wordt naast de opbouwwijze bepaald door de laagdikte. 6.3 Overzicht Voor het vervaardigen van een reproductie van de robbellijst wordt een overzicht gegeven van rapid manufacturing technieken. Deze technieken worden namelijk, zoals eerder beschreven, gebruikt voor het vervaardigen van eindproducten. Rapid prototyping niet. De printtechnieken kunnen worden opgedeeld in drie groepen: vloeistof, poeder en vaste stof. 103 Hopkinson, Hague en Dickens 2006, p Hopkinson, Hague en Dickens 2006, p Gebhardt 2003, p

53 6.3.1 Stereolithografie Met stereolithografie wordt een model opgebouwd uit vloeistof. Het principe dat hiervoor wordt toegepast is fotopolymerisatie. Polymerisatie is het proces waarbij een reeks monomeren een lange keten, een polymeer, vormt. Bij fotopolymerisatie zorgt licht, vaak in het ultraviolette deel van het spectrum, voor de vorming van die keten. De monomeren worden dus bestraald met uv-licht, vormen verbindingen, en harden uit. Bij Stereolithografie beweegt een computergestuurde laser in de x- en y-richting boven een bad met monomeren. Een gedeelte van de monomeren aan de oppervlakte wordt door de laser bestraald en hardt uit op een platform in het bad. Dit platform wordt vervolgens naar beneden bewogen, met stappen van 100 micrometer, waarna de volgende laag wordt bestraald. 106 Het ultraviolette licht dringt dieper door dan de laagdikte, waardoor de lagen aan elkaar worden verbonden. 107 Het model wordt zodoende laagsgewijs van beneden naar boven opgebouwd. Voor complexe modellen, met bijvoorbeeld ondersnijdingen, kunnen ondersteuningen worden toegevoegd. Deze kunnen later weer worden verwijderd. De materialen waarmee een model gemaakt kunnen worden zijn plastics: voornamelijk acrylaten en epoxy. 108 Omdat de krimp van epoxy kleiner is dan die van de acrylaten, wordt deze eerste het meest toegepast. Het materiaal kan verder bewerkt worden, bijvoorbeeld door het te zandstralen, polijsten of frezen. Ook kan het afgewerkt worden met vernissen of vulmiddelen. 109 Maar hierbij blijven de materiaaltechnische eigenschappen voorlopig achter. Het materiaal kan op de lange termijn niet constructief worden gebruikt. Het is niet sterk. 110 Epoxy wordt gerekend tot de stabiele kunststoffen, maar op basis van een literatuuronderzoek zijn er geen uitspraken over het printmateriaal te doen. Dit is namelijk afhankelijk van toegevoegde stoffen, zoals pigmenten en vulmiddelen Hopkinson, Hague en Dickens 2006, p Gebhardt 2003, p Gebhardt 2003, p. 85, Hopkinson, Hague en Dickens 2006, p Gebhardt 2003, p Hopkinson, Hague en Dickens 2006, p Madsack 2011, p

54 Afbeelding 32: Bij SL beweegt een laser boven een bad met monomeren en hardt deze uit. Toepasbaarheid De capaciteit van SLS is 350x350x350 (lxbxh) millimeter. De methode is relatief duur. In Nederland zijn verschillende bedrijven gespecialiseerd in het gebruik van rapid prototyping technieken als stereolithografie voor industriële toepassingen. 112 Het gaat hier echter om rapid prototyping, niet manufacturing. Stereolithografie wordt namelijk vaak gebruikt in combinatie met vacuümgieten, waarbij een of meerdere afgietsels van het fysieke model worden gemaakt. Voor stereolithografie zijn geen methodes aan de onderzijde van de markt beschikbaar. Deze zijn echter wel in ontwikkeling. Verwacht wordt dat de eerste toegankelijke methode binnen een jaar op de markt verschijnt. 113 De kosten voor het apparaat bedragen naar schatting maar 100 euro. 114 Al gaat het dan wel om een bouwpakket. Het duurste is bovendien de kostprijs van het materiaal Selective Laser Sintering Bij de sintertechnieken, zoals Selective Laser Sintering (SLS), wordt een model opgebouwd uit poeder. Sinteren is het verhitten van materiaal tot een temperatuur net beneden het smeltpunt, waardoor het zich kan binden. In dit proces wordt materiaal verkregen met een zo hoog mogelijke dichtheid. Of, in andere woorden, de porositeit van het materiaal wordt geminimaliseerd ( ), ( ) ( ) ( ) 115 Hopkinson, Hague en Dickens 2006, p

55 De capactiteit van SLS is 380x330x460 (lxbxh) millimeter. Het mechanisme van SLS heeft vele overeenkomsten met SL. Bij SLS beweegt een laser zich boven een poederbed dat tegen het smeltpunt aan wordt verhit met infrarood licht. De laser hoeft het poeder daardoor nauwelijks te verwarmen om het op een platform te sinteren met een laagdikte van ongeveer 100 micrometer. 116 Door afkoeling hardt het materiaal uit. Het platform wordt vervolgens naar beneden bewogen en op de gesinterde laag wordt een nieuwe laag poeder aangebracht. Het poeder dat niet wordt gesinterd, dient als steunmateriaal voor het model. Afbeelding 33: Bij SLS sintert de laser het poeder. Het platform beweegt naar beneden en vanaf de zijkanten wordt er nieuw poeder toegevoegd. Voor SLS zijn plastics, en in het bijzonder de thermoplasten, uitermate geschikt, vanwege hun relatief lage smeltpunten en slechte warmtegeleiding, waardoor het materiaal zeer nauwkeurig gesinterd kan worden. 117 Thermoplasten zijn een groep plastics die bij verhitting zacht worden. Maar ook metalen en keramische poeders kunnen worden gesinterd; alle materialen die kunnen worden gesmolten, gesinterd en die na afkoeling uitharden zijn geschikt. Gebhardt stelt dat the term thermoplast, usually used only for plastic material, must therefore be understood as a generalization. 118 Voor SLS is een hele reeks aan plastics beschikbaar. 119 Een beschrijving van de eigenschappen van de geprinte materialen is in het bestek van dit onderzoek daarom niet mogelijk. Het printproces zorgt voor een sterker materiaal dan het geval is bij 116 Gebhardt 2003, p. 116, Hopkinson, Hague en Dickens 2006, p Gebhardt 2003, p Gebhardt 2003, p Madsack 2011, p

56 stereolithografie. Dit komt doordat de verschillende printbanen door het sinteren beter aan elkaar worden verbonden. 120 Na het printen kan het materiaal verder worden bewerkt, bijvoorbeeld door het te zandstralen of te polijsten. Omdat gesinterde materialen relatief poreus zijn, kan het oppervlak ook worden afgewerkt met bijvoorbeeld ververschillende soorten harde was of epoxy. Toepasbaarheid SLS is een relatief dure techniek. Net als Stereolithografie wordt de techniek door verschillende bedrijven gebruikt voor rapid prototyping. SLS is ook te gebruiken bij Fablab, maar alleen voor het printen met keramisch poeder. De techniek heeft zover bekend geen toegankelijke uitvoeringen. Het goedkoopste model heeft een kostprijs van euro Fused Deposition Modelling Bij additieve technieken die met een vaste stof werken, wordt het materiaal geëxtrudeerd. Extrusie is een proces waarbij een vervormbaar materiaal door een gietvorm wordt gedrukt. Door het materiaal in de gietvorm te verhitten, smelt het materiaal en kan het worden gevormd. Bij Fused Deposition Modelling (FDM) wordt het materiaal verwarmd in een spuitstuk, dat in de x- en y-richtingen beweegt, en vervolgens op een platform geëxtrudeerd. Wanneer een laag is aangebracht, wordt het platform naar beneden bewogen. Daarna kan een nieuwe laag worden aangebracht. Deze laag verhit de onderliggende laag plaatselijk even, waardoor ze aan elkaar kunnen hechten. De materiaaltoevoer bestaat uit draad op een rol, die afhankelijk van zijn smeltpunt wordt verhit tot temperaturen tussen de 68 en 270 graden. 121 Voor FDM zijn, net als bij SLS, thermoplasten uitermate geschikt. Deze zijn in verschillende kleuren verkrijgbaar en kunnen tijdens het printen worden verwisseld. Alle eerder genoemde nabewerkingen zijn bij deze techniek ook mogelijk. Er is er echter nog nauwelijks onderzoek gedaan naar de materiaaltechnische eigenschappen van het eindproduct. 122 Toepasbaarheid De capaciteit van FDM is 210x210x210 (lxbxh) millimeter. fused deposition modelling is de meest toegankelijke printtechniek. Aan de onderzijde van de markt (300 tot 2000 euro) zijn er meer dan tien verschillende printers beschikbaar. 123 Deze variëren van zelfbouwpakketten tot gebruiksklare apparaten. Bij het Fablab zijn verschillende 120 Madsack 2011, p. 42, Hopkinson, Hague en Dickens 2006, p Gebhardt 2003, p Hopkinson, Hague en Dickens 2006, p Madsack 2011, p

57 modellen te gebruiken. Het meest geavanceerde model is de Ultimaker. 124 Deze printer is ook als bouwpakket beschikbaar en kan tijdens een cursus worden gemaakt. Dit kost 1400 euro. 125 Afbeelding 34: Bij FDM wordt het materiaal als draad verwerkt door verhitting in de printkop Selectie Alle methodes hebben voldoende capaciteit voor het printen van een reproductie van een robbellijst. Niet alle technieken zijn echter toegankelijk. Stereolithografie is een kostbare techniek, waarvan tot op heden geen goedkope toepassing bestaat. Deze is er ook niet voor selective laser sintering, maar deze techniek kan bij het Fablab worden gebruikt. fused deposition modelling kent daarentegen vele uitvoeringen, waarvan er enkele bij het Fablab te gebruiken zijn. Zowel SLS en FDM maken gebruik van thermoplasten. Om een het verschil in materiaalsterkte en duurzaamheid van SLS en FDM te bepalen, zijn er echter niet genoeg gegevens beschikbaar. Bovendien maakt de techniek van het Fablab gebruik van keramisch poeder. Hier is geen onderzoek naar gedaan. Er is voor FDM gekozen omdat deze methode het meest toegankelijk is. Het is de goedkoopste methode en deze wordt in het Fablab het meeste gebruikt. Het materiaal wordt echter alleen getest op nauwkeurigheid. De nadruk ligt op de resolutie van de printtechniek en de mogelijkheden voor nabehandeling ( ) ( ). 57

58 6.4 Onderzoeksopzet Materiaal Als printmateriaal is ABS (Acrylonitril-butadieen-styreen) gebruikt, omdat dit het meeste voorkomt. Het is een matglanzende, opake kunststof. Het materiaal wordt sinds de jaren vijftig gebruikt voor de vervaardiging van producten als autobumpers en LEGOblokjes. 126 Naar de stabiliteit en duurzaamheid van het materiaal is geen onderzoek gedaan, alleen de mogelijkheden voor nabewerking zijn onderzocht. Het uitganspunt van het onderzoek is de nauwkeurigheid va de reproductie. Voor het nabehandelen van ABS worden vaak drie methodes gebruikt. Het materiaal wordt vaak verhit, opgeweekt of geschuurd. 127 De eerste twee methodes proberen het oppervlak visceus te maken om homogeniteit te krijgen. Hiervoor wordt in de eerste methode een föhn en in de tweede methode aceton gebruikt D-Printer Voor het printen van de robbellijst is gebruik gemaakt van de Ultimaker Protobox v1.0, een techniek voor fused deposition modelling. De maximale afmetingen die deze machine kan verwerken zijn 210x210x220 (lxbxh) millimeter. Dit betekent dat de lengte van een robbellijst maximaal 210 millimeter kan bedragen. Voor de besturing van de printer is het programma ReplicatorG 0034 gebruikt. 128 Het materiaal wordt vanuit een draadhaspel naar de printkop geleid. Daar wordt het verwarmd tot 200 graden. De printer kan printbanen maken met een minimale dikte van 0,25 millimeter. De maximale printsnelheid is 400 mm per seconde Experimentele opstelling Het platform is eerst beplakt met schilderstape (3M nr.2090), om het niet te beschadigen en het object beter te kunnen lossen. De draad is vervolgens in de printkop bevestigd en verhit tot 200 graden. De draad werd hierdoor vloeibaar en moest telkens met een pincet van de printkop worden verwijderd. Omdat het printen van de robbellijst sneller gaat dan het frezen is besloten om de gehele scan te gebruiken. 126 Madsack 2011, p ( ) ( ) Een paar keer in het jaar worden verbeterde versies van het programma uitgebracht. 58

59 6.4.4 Experimenten Experiment #1 Het eerste experiment werd uitgevoerd met de onderzijde van het 3D-model op het xyvlak. De gebruikte resolutie is 0,4 millimeter. In de z-richting wordt daarom niet nauwkeurig geprint. Er is alleen een rudimentaire opbouw van de compositie te zien. 129 Zoals bij alle prints duurde het proces 15 minuten. Afbeelding 35: Experiment I. Experiment #2 Het tweede experiment werd uitgevoerd met een zijkant van het 3D-model in de lengte op het xy-vlak, waardoor de compositie van de lijst in de xy-richting werd geprint. De gebruikte resolutie is wederom 0,4 millimeter. Het resultaat lijkt op een robbellijst, maar heeft niet de vereiste nauwkeurigheid. De printbanen maken het oppervlak ruw. Afbeelding 36: Experiment II. Experiment #3 129 Voor de eerste twee proeven is een andere robbellijst gebruikt. 59

60 Het derde experiment werd uitgevoerd met het 3D-model in dezelfde positie als het tweede experiment. 130 De printresolutie is 0,3 millimeter. Het oppervlak vertoont verdikkingen doordat het materiaal waarschijnlijk niet gelijkmatig is verhit. Afbeelding 37: Experiment III. Experiment #4 Het vierde experiment werd uitgevoerd met het de kopse kant van het 3D-model op het xy-vlak. De printresolutie is 0,3 millimeter. Dit verschafte de reproductie echter te weinig stabiliteit. Afbeelding 38: Experiment IV. Experiment #5 Het vijfde experiment werd met dezelfde parameters als het derde experiment uitgevoerd. Dit leverde een iets beter resultaat op, doordat de machine waarschijnlijk nauwkeuriger was afgesteld. Afbeelding 39: Experiment V. 130 Bij experiment III t/m V was er geen zwart ABS voorradig. Omdat eerst de structuur getest diende te worden is dit niet bezwaarlijk. 60

61 Nabehandeling Experiment #6 In het eerste experiment is geprobeerd de banen plaatselijk te verhitten met een föhn om ze visceus te maken. Dit proces kon echter niet gecontroleerd worden en leidde tot vervormingen van de print. Het oppervlak vertoonde bovendien een leerachtig uiterlijk. Afbeelding 40: Experiment VI. Experiment #7 In het tweede experiment is geprobeerd het ABS op te weken met aceton. De structuur werd niet beter. Alleen de glans verdween en het oppervlak sloeg wit uit. Experiment #8 In het derde experiment is het oppervlak geschuurd (korrelgrootte 400). Dit leidde tot verlies aan detail Resultaten De printresultaten zijn niet nauwkeurig. Om de geometrie van de robbellijst te kunnen reproduceren moet de lijst vanuit de zijkant worden opgebouwd. Dit heeft te maken met het printproces. Daarnaast kan de structuur van de originele robbellijst niet worden benaderd. De printbanen zijn zichtbaar en maken het oppervlak ruw. De kop print namelijk ronde banen die op de hoeken niet op elkaar aansluiten. Ook is het printproces niet precies. Herhaaldelijk ontstonden er ophopingen van materiaal op verschillende plekken. Deze worden waarschijnlijk veroorzaakt door gebrekkige verhitting van het materiaal tijdens het printen. Omdat het oppervlak ook na behandeling ruw bleef, zijn kleur en glans niet meer onderzocht. 131 Dit is op de foto niet zichtbaar. 61

62 6.4.7 Discussie Voor de toepassing van fused deposition modelling is maar een type machine getest. Alleen al aan de onderzijde van de markt (300 tot 2000 euro) zijn er al bijna tien verschillende types printers beschikbaar. 132 Hier staat tegenover dat de Ultimaker wel een van de meest geavanceerde types in dit segment is. Het is ook mogelijk om de machine zuiverder in te stellen, zodat deze nauwkeuriger kan printen. Dit vereist echter veel ervaring met de printer. In dit onderzoek was daar niet de tijd voor. Door het bouwproces is een geheel homogeen oppervlak met deze techniek echter niet mogelijk. Alleen een methode voor effectieve nabehandeling kan tot een bevredigend resultaat leiden. Om de printmethodes toe te kunnen passen is verder onderzoek nodig naar de materialen die het meest geschikt zijn voor het printen van een robbellijst. Een uitgebreide materiaaltechnische studie was tijdens dit onderzoek niet mogelijk. Er moet onderzocht worden welke sterkte het materiaal voor een robbellijst moet hebben. De robbellijst heeft een esthetische, geen constructie functie. Daarnaast is de veroudering van plastics belangrijk. Veel plastics verkleuren na verloop van tijd. Dit kan voorkomen worden door de toevoeging van bepaalde stabilisatoren. 6.5 Conclusie Voor het printen van een robbellijst werd fused deposition modelling geselecteerd. Deze methode heeft niet de vereiste nauwkeurigheid. Ook de nabehandeling kon weinig aan de structuur van het oppervlak veranderen. Dit maakt de techniek ongeschikt voor het reproduceren van robbellijsten ( ). 62

63 7. Conclusie Van de onderzochte technieken is alleen de drie-assige CNC-frees in staat om een nauwkeurige reproductie van een robbellijst te vervaardigen. De compositie en machinesporen zijn overtuigend in het hout aangebracht. Wanneer het materiaal wordt nabewerkt worden ook de kleur, structuur en glans van het origineel benaderd. Fused Deposition Modelling heeft daarentegen niet de vereiste nauwkeurigheid. De huidige methodes voor nabewerking kunnen weinig aan de ruwe structuur van het oppervlak veranderen. Dit maakt de techniek ongeschikt voor het reproduceren van robbellijsten. Maar er zijn alternatieve mogelijkheden. Om de frees toepasbaar te maken voor productie, moet er ook een alternatieve scanmethode worden gezocht. De tastscanner is nauwkeurig, maar kan niet gebruikt worden om robbellijsten op een meubel te scannen. De David-scanner is een mogelijk alternatief. Hiervoor is verder onderzoek vereist. Verder heeft de frees een relatief hoge aanschafprijs, maar kan ook gebruikt worden bij het Fablab. Er moet dan een uurtarief worden betaald. Het onderzoek heeft een verkennend karakter en er zijn dan ook meerdere voorstellen voor verder onderzoek te doen. Op de eerste plaats kan er verder onderzoek gedaan worden naar machinesporen om de authenticiteit en de sociale geschiedenis van een meubel te bepalen. Vergelijkbaar onderzoek naar zaagsporen is al verricht door Piena. 133 Op de tweede plaats kan de toepasbaarheid van toegankelijke productietechnieken verder worden onderzocht. Een voorbeeld zijn de mogelijkheden van de David-scanner. Maar de markt van toegankelijke technieken is in dit onderzoek geenszins volledig behandeld. Op de derde plaats kunnen de technieken ook voor andere toepassingen onderzocht worden. Een voorbeeld is het gebruik van een vijf-assige CNCfrees voor het reproduceren van snijwerk. 133 Piena

64 8. Literatuur Baarssen, Reinier. Herman Doomer, Ebony Worker in Amsterdam, in: The Burlington Magazine, 1124 pp London Baarssen, Reinier. Wonen in de Gouden Eeuw. 17 de -eeuwse Nederlandse meubelen. Amsterdam Beraldin, J.A. et al., Digital 3D imaging system for rapid response on remote sites in: Proceeding of the 2nd International Conference on 3D Digital Imaging and Modeling, pp Ottawa Bernardini, Fausto en Rushmeier, Holly. The 3D Model Acquisition Pipeline in: Computer Graphics Form, 21 pp Beentjes, T., Molen, R. van der, 3D scanning and printing as conservation tools, an innovative treatment of a vandalised bronze statue, The Thinker by Rodin, nog niet gepubliceerd. Blais, F., Review of 20 Years of Range Sensor Development in: Journal of Electronic Imaging 13-1 pp Brill, Thomas. Light: Its Interaction with Art and Antiquities. Londen Casanovas, Elena Jover. Can laser cutting be an alternative technique for marquetry completion in furniture conservation? Linköping Gebhardt, Andreas. Rapid Prototyping. München 2003 Gerschenfeld, Neil. Fab. The Coming Revolution on Your Desktop - From Personal Computers to Personal Fabrication. New York Gompel, Dave van. Restaureren met stickers! Het gebruik van transferstickers in de meubelrestauratie. Amsterdam Greber, Josef Maria. Die Geschichte des Hobels : von der Steinzeit bis zum Entstehen der Holzwerkzeugfabriken im frühen 19. Jahrhundert. Zürich Hamann, I., Stabilisierung eines gedünnten Tafelbildes durch eine Aramidwabenplatte. Anwendung von 3D-Lasertechnologie und CNC-Frästechnik in: Restauro II, pp München

65 Hopkinson, N., Hague, R.J.M., Dickens, P.M. Rapid Manufacturing. An Industrial Revolution for the Digital Age. Chichester 2006 Jutzi, V. en Ringger, P. Die Wellenleiste und ihre maschinelle Herstellung in: Maltechnik Restauro. München Karki, James, Signal Conditioning Piezoelectric Sensors in: Sensors Peterborough 48, pp Koether Reinhard Wolfgang Rau, Fertigungstechnik für Wirtschaftsingenieure. München Wenen Köhler, S., Aufsteckbare Holzergänzungen. Ein versuch, sie mit CNC-Frästechnik herzustellen in: Restauro II, pp München Madsack, Denise. Rapid Prototyping Rapid Aging? Bern Manuels, M., Brass banding in the furniture of Charles Honnoré Lannuier ( ), French cabinetmaker in New York in: Proceedings fourth international symposium on wood and furniture conservation, pp Amsterdam Piena, Hans, Afgezaagd is leuk. Typochronologie van Zaagsporen op Nederlandse Meubels in: Vierde Nederlandse Symposium Hout- en Meubelrestauratie, pp Amsterdam Podany, J.C., Evaluation of rapid prototyping technologies for use in the production of art and artifact study copies in: Materials Research Society Symposium Proceedings. Cambridge Pye, David. The Nature and Art of Workmanship. Cambridge Roos, H. de, The Digital Sculpture Project. Applying 3D Scanning Techniques for the Morphological Comparison of Sculptures, in: Computer and Information Science II Schaich, M., From 3D scanning to Analytical Heritage Documentation in: Springer Proceeding in Physics Soestbergen, C. van, The reproduction of a ripple moulding machine by Roubo in: Proceedings fourth international symposium on woon and furniture conservation, pp Amsterdam

66 Varady, Thomas, Martin, Ralph R. en Cox, Jordan. Reverse Engineering of Geometric Models An Introduction in: Computer-Aided Design, 29-4 pp Wendelen, Dirk van. Robbellijsten. Een studie van een specifieke houtbewerkingstechniek. Antwerpen Websites uals

67 Archief Collectie Museum Rotterdam. 67

68 9. Afbeeldingen Afbeelding titelpagina: afbeelding Thijs Janssen Afbeelding 1: Van Thiel, P.J.J. en Bruyn Kops, C.J. de. Prijst de Lijst. Den Haag 1984, p Afbeelding 2: Baarssen, Reinier. Wonen in de Gouden Eeuw. 17 de -eeuwse Nederlandse meubelen. Amsterdam 2007, p. 84. Afbeelding 3: Van Thiel, P.J.J. en Bruyn Kops, C.J. de Prijst de Lijst. Den Haag 1984, p. 42. Afbeelding 4: Jutzi, V. en Ringger, P. Die Wellenleiste und ihre maschinelle Herstellung in: Maltechnik Restauro, p. 43. München Afbeelding 5: Idem. Afbeelding 6: Wendelen, Dirk van. Robbellijsten. Een studie van een specifieke houtbewerkingstechniek. Antwerpen 1993, p. 82. Afbeelding 7: Thornton, Jonathan. The History and Technology of Waveform Mouldings: Reproducing and using Moxon s Waving Engine in: WAG postprints. Miami Afbeelding 8: Jutzi, V. en Ringger, P. Die Wellenleiste und ihre maschinelle Herstellung in: Maltechnik Restauro, p. 50. München Afbeelding 9 t/m 15: foto Michiel de Visser, Museum Rotterdam. Afbeelding 16: Schets Cees van Soestbergen, houtsnijder. Afbeelding 17: Afbeelding 18: Gebhardt, Andreas. Rapid Prototyping. München 2003, p. 45 Afbeelding 19 en 20: Afbeelding Thijs Janssen Afbeelding 21 t/m 24: foto Michiel de Visser, Museum Rotterdam Afbeelding 25: Afbeelding 26 t/m 31: foto Thijs Janssen Afbeelding 32 t/m 34: Hopkinson, N., Hague, R.J.M., Dickens, P.M. Rapid Manufacturing. An Industrial Revolution for the Digital Age. Chichester 2006, p. 59, 65,

69 Afbeelding 35 t/m 40: foto Thijs Janssen 69

70 10. Verklarende woordenlijst 3D-model: een mathematische beschrijving van een geometrie Additieve technieken: technieken die vorm opbouwen door volumes samen te voegen CAD: Computer Aided Design, programma s voor computergestuurd ontwerpen CAM: Computer Aided Manufacturing, programma s voor het aansturen van machines CCD: Charge-Coupled-Device, het gedeelte van een camera dat het licht registreert CNC: Computer Numerical Control, ofwel computergestuurd Fused Deposition Modelling: een 3D-printtechniek op basis van een vaste stof Laserscanner: een methode om objecten met een laser te scannen Lichtprojectie scanner: een methode om objecten met lichtpatronen te scannen Mesh: netwerk Point Cloud: een cluster van punten, verkregen door scannen Rapid Prototyping: de snelle vervaardiging van een testmodel met additieve technieken Rapid Manufacturing: de vervaardiging van eindproducten met additieve technieken Rapid Tooling: de vervaardiging van gereedschappen voor rapid prototyping Selective Laser Sintering: een 3D-printtechniek op basis van poeder Stereolithografie: een 3D-printtechniek op basis van vloeistof STL: Standard Triangulation Language, een formaat voor een 3D-model Subtractieve technieken: technieken die vorm opbouwen door materiaal te verwijderen Triangulatie: driehoeksmeting 70

71 Bijlage: Traditionele restauratietechnieken Robbellijstmachine Om zeventiende eeuwse lijsten te maken heeft Van Soestbergen een robbellijstmachine gereconstrueerd. 134 Dit is de enige historische robbellijstmachine in Nederland. Van Soestbergen is er echter niet zeker van dat de machine op economische wijze ingezet kan worden, het is een arbeidsintensief proces. Het klaarmaken van het hout, het in de slede passen en de machine instellen duurt 1,5 uur. Daarna moet de slede dertig tot veertig keer op en neer worden bewogen. Vervolgens moet de robbellijst uit de slede worden genomen en afgewerkt. Dit duurt 2,5 tot 3 uur. In totaal duurt het zeker 4 uur om een robbellijst te verkrijgen met een lengte van 2,40 meter. 135 Het voordeel van de traditionele technieken is dat de reconstructie uit hout kan worden gemaakt. De machines komen echter niet veel voor en zijn zeer arbeidsintensief. Bovendien zijn ze niet voor alle soorten robbellijsten geschikt. De robbellijstmachine van Van Soestbergen kan verschillende soorten profileringen aanbrengen, maar heeft maar een geleiding. Deze flauwe geleiding is alleen geschikt voor robbellijsten uit de zeventiende eeuw. Mal Het maken van afgietsels is aanzienlijk eenvoudiger dan het vervaardigen van robbellijsten met historische technieken. Voor afgietsels kunnen materialen als papiermaché of epoxy worden gebruikt. 136 Dit hangt af van de functie van de lijst; wanneer een klein gedeelte van een schilderijlijst moet worden aangevuld is papiermaché geschikt, voor grotere gedeeltes of meubelstukken die veelvuldig gehanteerd worden is epoxy beter. Epoxy is namelijk sterker. Om een afgietsel te kunnen maken, moet er een mal worden gevormd. Deze wordt vaak gemaakt van siliconenrubber, dit materiaal lost goed en blijft vormvast. Eerst wordt de robbellijst ingestreken met een dunne laag was, om het oppervlak zoveel mogelijk te beschermen tegen bevlekking of verkleuring. Daarna wordt de siliconenrubber opgestreken. Wanneer de mal wordt losgehaald is de contravorm van de lijst verkregen. Hier kan vervolgens papiermaché in worden gedrukt, of epoxy in worden gegoten. Wanneer ebbenhout wordt geïmiteerd kan het papiermaché met zwarte inkt worden gekleurd en de epoxy kan met daarvoor vervaardigde pigmenten worden aangekleurd. Het voordeel van deze methode is dat deze relatief snel en eenvoudig is in verhouding met de historische technieken. Nadelig aan deze methode is dat er contact wordt gemaakt met het object. Vlekken, verkleuringen of mechanische schade kan niet 134 Van Soestbergen 1998, p Van Soestbergen 1998, p Van Wendelen 1993, p

72 geheel worden voorkomen. 137 Ook is de methode voor het aanvullen van lange gedeeltes minder geschikt, omdat de mal licht door kan buigen. Daarnaast kan ebbenhout wegens zijn zwarte kleur worden geïmiteerd, maar houtsoorten met tekening niet. Tenslotte blijft het een arbeidsintensief proces, hoewel eenvoudiger en sneller dan de historische technieken. 137 Podany 1992, p