Zum Jahresbericht 2009 - Fachbereich - Bauingenieurwesen ...

Mehr Durchblick dank Computertomographie
Wo l fgang Bre i t | Jürgen S ch n e ll | Frank S ch u l e r
Die 3D-Computertomographie ist ein schnittbildgebendes,
zerstörungsfreies Röntgenprüfverfahren, bei dem das Objekt
aus Durchstrahlungsaufnahmen rekonstruiert wird, die
aus unterschiedlichen Richtungen aufgenommen werden.
Bei der Durchstrahlung eines Körpers wird eine Projektion
erzeugt, welche die Stärke der Absorption an verschiedenen
Stellen abhängig von der Materialart und Materialstärke
widerspiegelt. Zur Erzeugung eines tomographischen
3D-Bildes wird der Probekörper schrittweise gedreht. Für
jede Winkelposition wird dabei jeweils ein Projektionsbild
erzeugt, bis ein Winkelbereich von 360° abgedeckt ist. Es
entstehen über tausend Einzelbilder mit Datenmengen
von vielen Gigabytes. Werden diese Querschnittsbilder
im Computer „übereinander gestapelt“, so erhält man ein
räumliches Bild des untersuchten Probekörperteils. Aus
diesen dreidimensionalen Bildern können nun Bestandteile
mit gleichen physikalischen Eigenschaften herausgefiltert
werden.
3 D - M o d e ll gekröpfte r S tahlfasern
Ein aktuelles Forschungsprojekt an der TU Kaiserslautern
beschäftigt sich mit der numerischen Analyse der Faserorientierung,
Faserverteilung und Fasermenge in faserverstärkten
Betonen. Dies geschieht mithilfe einer am Fraunhofer
Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) in
Kaiserslautern entwickelten Software, die neben der Visualisierung
über die Anwendung von bildanalytischen Methoden
und speziell entwickelten Algorithmen eine quantitative
Beschreibung der Fasern ermöglicht.
Dieses CT-Analyseverfahren eröffnet also die Möglichkeit,
in einen Probekörper quasi hineinzuschauen. Durch die
Betrachtung der generierten 3D-Modelle der Fasern kann
schon rein visuell die Ausrichtung und Verteilung der Fasern
im gesamten Volumen betrachtet und bewertet werden. So
bietet dieses Verfahren bei der Bestimmung eines aussagekräftigeren
Faserorientierungsbeiwertes, gerade im Bereich
von geometrischen Zwangspunkten (Schalkanten, Einbauteile),
erhebliche Vorteile. Zusätzlich kann aber das Faservolumen
und die Verteilung in den drei Hauptachsrichtungen
zuverlässig angegeben werden.
U H P C m i t Mikro s tahlfaser Gehalt 2,0 Vo l . - %
Diese Verfahren birgt ein großes Potenzial für weitere Anwendungen.
So sollen innerhalb des Forschungszentrums
(CM)² in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut ITWM
die Entstehung von Mikrorissen und das Auszugsverhalten
von Fasern unter Laststeigerung im Computertomografen
untersucht werden.
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