Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBFZerstörungsfreies Monitoring von Fehlstellen in Sandwichelementen
Phänomen der Blasenbildung an einer Fassade, die mit Reklamationen und Nachproduktion verbunden ist.
ReSaMon - Nachhaltige Herstellung von Sandwichelementen für den Bausektor
Sandwichelemente kommen in Fassaden von Industriehallen und Kühlhäusern zum Einsatz. Im Projekt »ReSaMon« entwickeln die Projektpartner eine zerstörungsfreie und berührungslose Messtechnik, die mögliche Schwachstellen und Änderungen der Materialeigenschaften bereits im Produktionsprozess identifizieren kann.
Das Fraunhofer LBF untersucht die Möglichkeiten von datenbasierten Methoden zur Fehlstellendetektion und -lokalisation im Zusammenspiel mit der entwickelten Messtechnik.
Sandwichelement mit Deckblechen und Schaumkern
Sandwichelemente:
Jährlich werden in Deutschland mehr als 20 Mio. m² Sandwichelemente produziert, 200 Mio. sind es in der EU. Sie bestehen aus zwei metallischen Deckschichten sowie einem Kern aus PUR bzw. PIR-Schaum. Der Aufbau führt zu einer sehr geringen Masse bei gleichzeitig hoher Tragfähigkeit, wodurch die Elemente optimal für den Leichtbau geeignet sind. Daher kommen sie vermehrt als Raumabschluss von Dächern und Wänden im Hochbau, beispielsweise an Fassaden von Industriehallen und Kühlhäusern, zum Einsatz.
Projektidee
Ressourceneffiziente Sandwichelemente durch zerstörungsfreies Monitoring für den Leichtbau
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) fördert mit einem Forschungsprojekt die optimierte Herstellung der Elemente. Es nennt sich »Ressourceneffiziente Sandwichelemente durch zerstörungsfreies Monitoring für den Leichtbau (ReSaMon)« und läuft bis Ende September 2024. Ziel ist die Entwicklung einer zerstörungsfreien und berührungslosen Ultraschallmesstechnik, die mögliche Fehlstellen und Änderungen der Materialeigenschaften in den Sandwichelementen bereits im Produktionsprozess, direkt danach oder im verbauten Zustand identifizieren soll.
Finite-Elemente-Modell mit zufällig verteilten Fehlstellen mit variabler Kantenlänge
Datenbasierten Methoden zur Fehlstellendetektion und -lokalisation
Das Fraunhofer LBF untersucht die Möglichkeiten von datenbasierten Methoden zur Fehlstellendetektion und -lokalisation. Dies erfolgt sowohl simulationsbasiert mithilfe eines Digitalen Zwillings als auch im Zusammenspiel mit der entwickelten Messtechnik. Hierbei kommt die langjährige Expertise zum Thema Schwingungstechnik des LBF zusammen mit effizienten Simulationsmethoden und Methoden des Machine Learnings zur Mustererkennung.
Zum aktuellen Zeitpunkt können Fehlstellen in aufwendig generierten Datensätzen zuverlässig detektiert werden mit einer Erkennungsrate von über 95 %. Dies bedeutet, dass fehlerbehaftete Elemente sehr gut von fehlerfreien unterschieden werden können. Auch die Lokalisation der Fehlstellen funktioniert darüber hinaus erfolgreich mit Erkennungsraten von 76 % und mehr - siehe Video. Die Unterscheidung von fehlerbehafteten und fehlerfreien Elementen anhand experimenteller Daten wird im letzten Projektjahr untersucht.
Förderer und Partner
Förderer: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
Partner:
- Covestro Deutschland AG
- ArcelorMittal Construction Deutschland GmbH
- iS-engineering GmbH
- Inoson GmbH
- Fachgebiet Mess- und Sensortechnik (MuST) der TU Darmstadt
- Fachgebiet Stahlbau (im IFSW) der TU Darmstadt
- Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF