Neues System

Qualitätssprung bei der Prüfung von Beton erreicht

Halle a.d. Saale (ABZ). – Eine bislang unerreichte Präzision und Verlässlichkeit in der zerstörungsfreien Prüfung stark dämpfender Materialien wie Beton verspricht ein neues System der kontaktlosen Ultraschallprüfung von Sonotec.
Beton
Prof. Peter Holstein (l.), Leiter Strategische Forschung bei Sonotec, prüft mit Forschungsingenieur Tobias Gautzsch eine Materialprobe. Foto: Sonotec

Die Komplettlösung Sonoair R&D aus Scanner, Prüfköpfen, Industrierechner sowie Spezialsoftware ist für die spezifischen Anforderungen von Entwicklungs- und Prüflabors in Forschungseinrichtungen, Hochschulen und Unternehmen, aber auch für industrielle Anwendungen etwa in der Baustoffproduktion und Betonverarbeitung konzipiert. Auf Sensortechnik des internationalen Technologieführers bei luftgekoppelter Ultraschallprüfung basierend, entstand die innovative Lösung in Kooperation mit dem Forschungszentrum Ultraschall (FZ-U), beide aus Halle (Saale).

Das kompakte System zur Prüfung und Bewertung von Probekörpern aus Frisch- oder Festbeton eignet sich beispielsweise für die Detektion von Fehl- und Hohlstellen, Rissen sowie Inhomogenitäten wie Kiesnestern.

Mängel feststellen

Analog lassen sich auch Mängel von anderen Materialien, bei denen eine zerstörungsfreie Prüfung mit Koppelmittel ebenfalls ausgeschlossen oder zu aufwändig wäre, detektieren: Faserkunststoffe und anderen Mehrschichtverbunde (GFK und CFK), Kunststoffe, Schäume, Komposite, Gummi, Keramiken sowie Wabenstrukturen.

"Unser Verfahren ist deutlich empfindlicher und damit genauer als jede andere kontaktlose Ultraschall-Prüfmethode weltweit", sagt Sonotec-Geschäftsführer Michael Münch. Dies resultiere aus der sehr hohen Sendeleistung der Prüfsignale bei Spannungen bis 800 V in Kombination mit einer zuvor ebenfalls unerreicht massiven Verstärkung der mit extrem geringem Eigenrauschen empfangenen Signale (unter 1 nV/?Hz). "Das Rauschen, das über die Prüfbarkeit einer Probe entscheidet, liegt damit im Bereich des thermischen Rauschens – besser geht es technisch nicht", so Münch. Selbst bei stark ausgeprägter Dämpfwirkung würden nun eindeutige, reproduzierbare Messergebnisse gesichert, ohne das Prüfmaterial zu verändern. So habe man jetzt Zugang selbst zu Proben, die vorher mit luftgekoppeltem Ultraschall als nicht prüfbar galten. Neben der Stärke der Signale könnten auch charakteristische Abweichungen der Signalform erfasst werden, die Rückschlüsse auf die Spezifik von Fehlern zulassen. Die Tests verursachten gegenüber herkömmlichen Methoden zudem weniger Aufwand.

Zusätzlichen Anwendernutzen erschließe die enge Zusammenarbeit seines Unternehmens mit dem unabhängigen Branchen-Forschungszentrum FZ-U, erläutert der Sonotec-Chef: "Unsere Partner dort haben langjährige Expertise in der wissenschaftlichen Bearbeitung anspruchsvoller Prüfaufgaben, die wir jederzeit aktivieren können". Dr. Mario Kiel, Abteilungsleiter Zerstörungsfreie Prüfung an der gemeinnützigen Forschungseinrichtung, sieht den entscheidenden Vorteil der Kooperation vor allem in der Verbindung des Technik-Komplettpakets mit umfassendem wissensbasiertem Service – "gerade bei kritischen Fragestellungen". So könne man die grundsätzliche Prüfbarkeit einer Probe schnell bewerten, gegebenenfalls die Technik sogar an spezielle Prüfprobleme anpassen. Umfangreichere Fragestellungen ließen sich bei Bedarf in gemeinsame Forschungsprojekte überführen.

Vom hohen Praxisnutzen ultraschallbasierter, berührungsloser Untersuchungsmethoden im Betonbereich zeigt sich auch René Tatarin, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Forschungsbereich Baustoffe des IAB - Institut für Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH, überzeugt. Der Bauingenieur, der gerade auf dem Gebiet laserbasierter akustischer Methoden promoviert, sieht die besonderen Vorteile berührungsloser akustischer Prüfverfahren bei der Entwicklung neuer Baustoffe, zur Untersuchung von Frischbeton oder zur Beurteilung der Dauerhaftigkeit. "Die zeit- und ortsaufgelöste Bewertung des Gefügeaufbaus, struktureller Unterschiede und Veränderungen von Labor- und Bauwerksproben bieten erhebliches Potential zur sicheren Bewertung relevanter Eigenschaften in der Werkstoffforschung und Qualitätssicherung", sagt Tatarin.

Hohe Messgeschwindigkeiten

Für die unterschiedlichsten analytischen Vorhaben verfügt Sonoair R&D über neue, besonders empfindliche CFC-Prüfköpfe, die eine präzise Auflösung ab einer Fehlergröße von einem Millimeter ermöglichen. Ihre stabile Reproduzierbarkeit bei identischen akustischen Eigenschaften verdanken sie der Eigenfertigung mit Piezokomposit-Technologie.

Mit bis zu vier Prüfkopfpaaren ist das System sowohl für die Untersuchung von Materialien und Bauteilen als auch für die Eigenentwicklung neuer Verfahren ausgelegt. Seine Mehrkanalfähigkeit gestattet hohe Messgeschwindigkeiten. Die gleichzeitige Verwendung von Prüfkopfpaaren mit unterschiedlichen Frequenzbereichen ermöglicht zudem die Untersuchung von Elementen mit unterschiedlichen Wandstärken.

Die zugehörige Software Sonoware Basic wurde für schnelle Untersuchungen im Labor und in Industrieanlagen entwickelt. Erhobenen Daten werden hier in der Regel als zweidimensionale Abbildungen (C-Bilder) ausgegeben. Optimieren lassen sich die Ergebnisse mit den Filtern und Prozessoren einer zugehörigen Toolbox.

Zur Entwicklung eigener Analyse- und Auswertemethoden ist dagegen die Programmversion Sonoware Advanced gedacht. Sie gewährt auch vollen Zugriff auf die Rohdaten. Auf Wunsch bietet Sonotec im Vorfeld Applikationsberatungen, Schulungen sowie Unterstützung bei der fachlichen Projektumsetzung an.

Zeitnah soll das Angebot um eine Variante Sonoair Industrial für Anlagenbauer und Industriekunden erweitert werden, die das neue System konstruktiv in eigene Produkte integrieren wollen.

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