Risse in Beton finden und charakterisieren

Die Zukunft: Weltweit einzigartige CT-Anlage für das Bauwesen

Eine große Herausforderung: Mikro-CT-Technologie wie bei uns am Fraunhofer ITWM durchleuchtet Betonproben mit nur wenigen Zentimetern Kantenlänge und Durchmesser. Mechanische Belastungsversuche an mehrere Meter langen Betonproben lassen sich nicht durchführen. Dies ist künftig an der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU), im Fachbereich »Bauingenieurwesen« möglich. Dort entsteht derzeit eine weltweit einzigartige CT-Anlage, die in 2024 an den Start geht. Die Anlage arbeitet mit wesentlich stärkeren Röntgenstrahlen – neun Megaelektronenvolt – als medizinische Röntgengeräte, sodass bewehrte Betonbauteile bis zu einem Durchmesser von 30 Zentimetern und einer Länge von sechs Metern durchleuchtet werden können. 

Eines der ersten und wichtigsten Anwendungsszenarien in Gulliver, so der Name des Großgeräts, ist die 3D-Abbildung der Rissentwicklung in großen Betonbalken während eines Vier-Punkt-Biegeversuchs. Die Technik wird den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern dabei helfen, den komplexen Verbundwerkstoff Beton besser zu verstehen. Je Experiment erzeugt Gulliver dabei zwischen 120 Gigabyte und zwei Terabyte an Bilddaten. 

Mehr zu Gulliver, der CT-Anlage (Großgeräteinitiative) der RPTU Kaiserslautern-Landau 
 

Unsere Expertise und unser Aufgabenbereich im Projekt

Wir am Fraunhofer ITWM optimieren das Speichermanagement und den Bildzugriff unserer umfangreichen 3D-Bildverarbeitungs- und -analysesoftware, um mit den anfallenden riesigen Datenmengen effizient umgehen zu können. Die komplexen Algorithmen müssen kurze Antwortzeiten bei der Bildverarbeitung ermöglichen. Eine anspruchsvolle Aufgabe, gilt es doch, in kurzer Zeit feinste Strukturen in der riesigen Datenmenge zu finden. Für die anschließende Analyse bietet die ITWM-Software diverse Methoden, etwa für lokale Zusammenhangs-, Dicken- und Orientierungsanalyse.

Quantencomputing hat das Potenzial, die Analyse riesiger Bilddaten deutlich zu vereinfachen.

Mehr zum Quantencomputing am Fraunhofer ITWM 
 

Unsere Projektpartner

• Fachbereich Mathematik, Technische Universität Kaiserslautern (Prof. Dr. Claudia Redenbach)
• Institut für Stochastik, Universität Ulm (Prof. Dr. Evgeny Spodarev, Institutsdirektor)
• Institut für Mathematische Stochastik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (Prof. Dr. Claudia Kirch)