Der Blick in den Beton
Mittels Computertomografie blickt man am Fraunhofer ITWM in Beton. In Kaiserslautern arbeitet man daran, die möglichen Dimensionen auf neue Ebenen zu heben.
Die Computertomografie erlaubt den Blick ins Innere und ist in der Medizin zu einem unentbehrlichen Hilfsmittel geworden. Sie eignet sich jedoch auch, um Verbundwerkstoffe wie bewehrten Beton zu durchleuchten und zerstörungsfrei zu untersuchen. Was passiert also im Inneren eines Betonbauteils, wenn es mechanischen Belastungen ausgesetzt ist? An welcher Stelle entstehen Risse, und wie sind diese beschaffen? Diesen Fragen widmen sich Forscher*innen am Fraunhofer ITWM.
Einmal von innen, bitte
Im BMBF-geförderten Projekt „Detektion von Anomalien in großen räumlichen Bilddaten“ entwickeln sie gemeinsam mit Arbeitsgruppen an den Universitäten in Kaiserslautern, Ulm und Magdeburg mathematische und statistische Methoden, um robust und automatisierbar Rissstrukturen in Beton anhand computertomografischer Daten zu finden, vollständig zu segmentieren und zu erfassen. „Sogar in verrauschten CT-Daten von kleinen Betonproben konnten wir winzige, mikrometergroße Risse nicht nur erkennen, sondern auch die zu ihnen gehörenden Voxel, ein Datenpunkt in einem dreidimensionalen Gitter, identifizieren“, erklärt Katja Schladitz, Wissenschaftlerin am Fraunhofer ITWM. „Die Risse müssen dazu nicht breiter als ein Voxel sein – das heißt, in einem Betonquader mit 15 Zentimetern Kantenlänge finden wir 100 Mikrometer breite Risse.“
Um dies zu erreichen, hat das Team Methoden des maschinellen Lernens, die Modellierung der Strukturen und der Bildgebung sowie statistische Methoden für die Detektion der Risse kombiniert. „Deren Dicke und Form lassen Rückschlüsse zu, wie Nachrissverhalten und Mikrostruktur zusammenhängen“, so Schladitz. „Im CT-Gerät haben wir sie bisher nur vor oder nach, nicht während der Belastung beobachtet.“
