LUSORIA RHEMANA: 3D-Rekonstruktion eines spätrömischen Flusskriegsschiffes

Untersuchungen zu Möglichkeiten und Grenzen der Digitalen Rekonstruktion, dem Einsatz virtueller Simulationsmodelle und der Nutzung von 3D-Drucktechnologien in der experimentellen Archäologie im Rahmen einer Hochschulkooperation mit Prof. Dr. Christoph Schäfer vom Fachbereich „Alte Geschichte“ an der Universität Trier.

Im Kontext eines groß angelegten Projektes entstand über mehrere Jahre hinweg aus der Rekonstruktion eines römischen Militärschiffes aus dem 4./5. Jh. n. Chr. in Germersheim der originalgetreue Nachbau eines Römischen Patrouillenschiffes mit experimentalarchäologischen Mitteln. Der Bau des 18m langen und 5 Tonnen schweren Schiffes dauerte 10 Monate und kostete 250.000 €.

Projektziel

Ziel der Kooperation war eine Untersuchung über die Möglichkeiten und Grenzen der Digitalen Rekonstruktion durch Einsatz virtueller Simulationsmodelle und der Nutzung von 3D-Drucktechnogien in der experimentellen Archäologie.

Digitale Rekonstruktion

Nach Sichtung der Bestandspläne und Dokumentationen in Form von zweidimensionalen Zeichnungen und der Dokumentation aus den archäologischen Funden wurden methodisch strukturierte, parametrisch assoziative 3D-Daten in Form von Draht-, Flächen- bis hin zur Volumenbeschreibung der gesamten Schiffsstruktur erarbeitet.
Die vorliegenden zweidimensionalen Zeichnungen mit den Linienrissen wurden gescannt. Über ein Verfahren aus dem Reverse Engineering entstanden durch Überlagerung, Kalibrierung und Projektion die dreidimensionalen Freiformkurven zur Beschreibung der Außenhaut des Schiffsrumpfes. Von großer Bedeutung war dabei ein hohes Maß an Genauigkeit und Detailtreue, um später im Digitalen Modell realistische Simulationsaussagen treffen zu können.

Da die Daten aus dem Linienriss für die Rekonstruktion nicht vollständig waren, wurden fehlende Informationen am realen Schiffsmodell vermessen. Dabei kam unter anderem ein mobiler 3D-Scanner zum Einsatz. Der hier eingesetzte Structured-Light 3D-Scanner projiziert ein Linienmuster auf das Objekt. Eine integrierte Kamera vermisst die Deformation des Gitters und über einen mathematischen Algorithmus (Triangulation) wird die Distanz jedes Messpunktes in diesem Gitter berechnet. Dabei entsteht eine Punktewolke, die im 3D-CAD System importiert und über eine Flächenrückführung in ein 3D-Geometriemodell überführt werden kann.
In weiteren Schritten entstand die 3D-Rekonstruktion der detaillierten Schiffstruktur (inkl. Innenausbau). Die Geometriebeschreibung entsteht dabei über den gezielten Einsatz von booleschen Operationen nach Methoden der Konstruktiven Festkörpergeometrie (CSG).

Virtuelle Untersuchungen

Am digitalen 3D-Modell konnten nach abgeschlossener Rekonstruktion folgende weiterführende Untersuchungen durchgeführt und mit dem realen Schiffsnachbau sowie Messungen der Schiffbau-Versuchsanstalt (SVA) Potsdam verglichen werden:

  • Gewichtsbestimmung, Schwerpunktlage & Trägheitsachsen
  • Verdrängungsschwerpunkt & Völligkeitsgrad
  • Strömungsberechnungen
  • Simulation der Ruderbewegung (Kinematik- und virtuelles Menschmodell)

Daraus konnten dann Aussagen zur Leistungsfähigkeit des Schiffes getroffen werden. 

Schließlich wurde aus den Daten des digitalen Prototyps mittels 3D-Druckverfahren in Eigenfertigung ein detailgetreues Schiffsmodell im Maßstab 1:20 produziert (Schiffsmodell-Länge ca. 1 Meter).

Laborleitung

Michael Hoffmann
Michael Hoffmann
Beschäftigter FB Technik - FR Maschinenbau

Kontakt

+49 651 8103-281

Standort

Schneidershof | Gebäude A | Raum 110

Sprechzeiten

nach Vereinbarung

Charakteristika:

Kooperationspartner:
Prof. Dr. Christoph Schäfer, Universität Trier - Fachgebiet »Alte Geschichte«

Weitere Informationen:

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