Innerhalb des Projektes soll ein neuartiges Gerät für die On-Site Untersuchung von Bauwerken und Bauteilen mittels LIBS entwickelt und validiert werden. Beim erfolgreichen Abschluss des Projektes steht eine völlig neue Art der Analyse unter Baustellenbedingungen zur Verfügung, die online die Elementverteilung auf Baustoffoberflächen bestimmt. Mit Hilfe einer modernen und transportablen Untersuchungsmethode direkt am Baustoff und ohne Probenentnahme können verbesserte Aussagen getroffen und eine methodische Eingrenzung des Schadens vorgenommen werden.
Die Messdichte je Fläche nimmt zu. Die Analyse der Verteilung einer Vielzahl von Elementen des PSE kann auf Geschwindigkeit, Intensität und Instandsetzungsfähigkeit kann deutlich besser geschlossen werden. Durch die schon jetzt hohe Anzahl der Untersuchungen von geschädigten Bestandsbauwerken, vorzugsweise Brücken und Parkhäuser, kann sich das Markpotential für die sachkundigen Ingenieure deutlich vergrößern.
Aktuell wurde neben der DIN 1076, die bereits feste Prüfzyklen an Brückenbauwerken vorschreibt, im Februar 2010 die VDI 6200 eingeführt. Diese Richtlinie fordert die Überprüfung von Hochbauwerken durch geeignete Messmethoden moderner Bauwerksdiagnose.
Die technische Entwicklung innerhalb des Projektes beinhaltet die im Folgenden beschriebenen Komponenten – Messkopf (Laser+Optik+Spülung)…
Das Grundprinzip des Microchiplasers ist in Abbildung 5 gezeigt. Ein Diodenlaser pumpt einen aus mehreren Schichten aufgebauten Microchipkristall. Dieser erzeugt Pulse im Nanosekundenbereich mit einer ausgezeichneten Strahlqualität. Diese Eigenschaften führen zu der für LIBS benötigten Intensität bei vergleichsweise niedrigen Pulsenergien.. Auf Grund des Chipkonzeptes entstehen kompakte, robuste (stoß- und vibrationsunempfindliche) Strahlquellen. Statt der direkten Einstrahlung des Pumplichtes aus einem Diodenlaser kann auch eine Faserkopplung eingesetzt werden.. Die Secopta hat in der Vergangenheit bereits ein fasergekoppeltes chipbasiertes Laserkonzept realisiert (Abb. 5).
Im Gegensatz zum OEM System FiberLIBS, werden an die hier benötigte mobile Lösung andere Anforderungen gestellt:
- Rauscharmer Laserbetrieb ohne die sonst notwendige Temperaturstabilisierung des Microchips.
- Robustheit, Baustellentauglichkeit, sichergestellt durch gasdichtes Gehäuse mit Überdruck.
- Gewichtsreduktion bei gleicher Stabilität.
- Lange Lebensdauer, robust, im Vergleich zum Stand der LIBS-Technik deutliche Reduzierung der costs of ownership.
- Ausreichende Intensität und Wiederholrate von mindestens 100Hz.
- Brennfleckgröße / Focuslage optimiert um Heterogenität zu erfassen und Oberflächenrauhigkeit zu berücksichtigen.
- Soft- und Hardwareschnittstellen zur Anbindung der Spezialsoftware.
Nachweissystem
Die komplexe Anwendung erfordert simultane Messungen in unterschiedlichen Spektralbereichen. Zur Sicherstellung der benötigten spektralen Auflösung und…
Die Anforderungen im Einzelnen:
- 2 Nachweiskanäle kritische Elemente (NIR) + Matrix (VIS).
- Effektive Y-Faser für Breitbandanwendungen , Transmission 90 %.. Elektronik zur Triggersynchronisation, Jitter 100ns.
- Nachweisempfindlichkeit für Cl ausreichend (LOQ = 0,04 M% bezogen auf Beton).
- Modular, Adaptation z. B. für S (921 nm) oder die AKR-Problematik Na, K, Li (818 nm, 760 nm, 670 nm).
- Schnittstellen ermöglichen Anbindung von externer Spezialsoftware.
Auswertung – Heterogenität. Ziel ist die Entwicklung einer Software zur Bewertung der einzelnen Messwerte, die die Heterogenität des Baustoffes genau berücksichtigt. Dazu sind unterschiedliche Trennungskriterien und Bewertungsmethoden auf ihre Eignung zu untersuchen und dann in die Systemsoftware zu integrieren. Die innovative Leistung besteht vor allem in der Entwicklung der softwaregestützten Bewertungsroutine, für den Erfolg des Projektes ist jedoch vor allem auch das Einbringen des fachlichen Know-Hows aus der Sicht des praxisorientierten Dienstleisters im Bereich Zustandsdiagnose im Bauwesen von entscheidender Bedeutung.
Im Einzelnen sind die folgenden Anforderungen zu erfüllen:
- Funktionsfähigkeit unter Vor-Ort Bedingungen.
- Scannen von 100 mm x 100 mm mit einer Auflösung von 1 mm.
- Anregungs- und Nachweissystem integriert.
- Positioniergenauigkeit mindestens 1 mm (Reinigungsscan, Wiederholungsmessung).
- Integrierte Videokamera zur Benutzerführung und visueller Kontrolle.
- Schnittstellen zur Integration in das Gesamtsystem.