3D technologies for archaeological ceramic loss compensation

Abstract

Maritime context material culture presents unique challenges for study, conservation, and analysis - in maritime ceramics these issues include that of salinization, stability, and humidity, to name a few. These issues can be especially apparent in the context of loss compensation, wherein the ceramic is stabilized with the supplementation of a non-original fill material. Amphorae, due to their ubiquity in shipwreck excavation and seafloor survey, are especially prominent among maritime context material culture. The diverse applicability of 3D technologies through their responsive materials, added flexibility, and ability to pair with existing analyses, have the potential to solve some of these difficulties while at the same time streamlining the documentation process. The goal of this study, from virtual model creation to model manipulation, and reverse engineering to sensorization, is to provide a fill for an artifact's missing pieces through near-lossless reverse engineering. While the straightforward use of 3D printing for archaeological conservation is a burgeoning technique with even fewer studies, 3D printing ceramic and the pairing of this mode of 3D printing with sensorization offers unique benefits. Using sensors fabricated into the printed fill, these cutting-edge materials can respond to – and signal – changes in temperature, humidity, pH, or stress. These are all environmental factors important to the curation and stability of objects in a museum environment. Yet, this specific application of additive manufacturing for a collection has almost never been tested or applied at any scale. This leaves a distinct gap in the research that this methodology can fill. This study establishes, applies, and tests this new methodology through two case studies: the amphorae found in the Çamaltı Burnu I shipwreck cargo assemblage from the Bandırma Museum, Turkey and the Amalfi Coast maritime context assemblage from the Villa Romana e Antiquarium, Minori, Italy. I have selected these case studies as they provide simultaneously disparate and valuable contexts in which to apply this new integrated methodology. Through them I seek to demonstrate the diverse applicability of these 3D technologies for the purpose of loss compensation in regard to documentation, analysis, interpretation, and future innovations in conservation and curatorial practices.

Denizel bağlamlardaki materyal kültür incelenmesi, korunması ve analiz edilmesi açısından kendine özgü zorluklar barındırır. Su altından çıkarılan seramiklerde bu zorluklar arasında tuzlanma, stabilite ve nem gibi konular öne çıkar. Bu sorunlar, özellikle orijinal olmayan bir doldurma malzemesiyle eserin sabitlenerek eksik kısımlarının tamamlanması sürecinde, yani "kayıp tamamlama" bağlamında belirginleşmektedir. Amphoralar, batık kazılarında ve deniz tabanı araştırmalarında sıklıkla karşılaşıldıkları için, denizel bağlamdaki materyal kültür öğeleri arasında öne çıkarlar. 3B teknolojilerin çeşitli malzeme tepkisellikleri, esneklikleri ve mevcut analizlerle entegre olabilme kabiliyetleri sayesinde, bu zorlukların bazılarını çözme potansiyeli vardır ve aynı zamanda belgeleme süreçlerini de kolaylaştırabilir. Bu çalışmanın amacı, sanal model oluşturmadan modelin manipüle edilmesine, tersine mühendislikten sensörleştirmeye kadar, kayıpsız tersine mühendislik yoluyla bir eserin eksik parçalarının doldurulmasını sağlamaktır. Arkeolojik koruma amacıyla doğrudan 3B baskı kullanımı yeni gelişen bir yöntemdir ve bu konuda yapılan çalışmalar oldukça sınırlıdır. Seramiklerin 3B baskı ile üretilmesi ve bu üretim biçiminin sensörleştirme ile birleştirilmesi ise özgün avantajlar sunar. Baskı yoluyla üretilen dolgu malzemesinin içine yerleştirilen sensörler sayesinde, bu ileri düzey malzemeler sıcaklık, nem, pH ve gerilim gibi çevresel değişimlere tepki verebilir ve bu değişimleri bildirebilir. Bu çevresel faktörler, müze ortamlarında eserlerin korunması ve stabilite açısından son derece önemlidir. Ancak, katkı üretiminin (additive manufacturing) bu özel uygulaması, koleksiyonlar üzerinde neredeyse hiç denenmemiştir ve ölçekli biçimde uygulanmamıştır. Bu durum, söz konusu metodolojinin doldurabileceği belirgin bir araştırma boşluğu doğurmaktadır. Bu çalışma, söz konusu yeni metodolojiyi iki vaka çalışması üzerinden kurmakta, uygulamakta ve test etmektedir: Türkiye'deki Bandırma Müzesi'nden Çamaltı Burnu I Batığı kargo amphoraları koleksiyonu ve İtalya Minori'deki Villa Romana e Antiquarium'dan Amalfi Kıyısı denizsel seramik grubu. Bu vaka çalışmaları, birbirinden farklı ve değerli bağlamlara sahip olmaları nedeniyle seçildi; bu sayede bu entegre metodolojinin çeşitli ortamlarda nasıl uygulanabileceğini göstermek amaçlanmaktadır. Bu örnekler aracılığıyla, belgeleme, analiz, yorumlama ve gelecek inovasyonları konservasyon ve sergileme uygulamaları açısından 3B teknolojilerin kayıp tamamlama sürecinde ne kadar geniş bir uygulanabilirliğe sahip olduğunu ortaya koymayı hedeflenmiştir.