Großgeräteinitiative: Computertomografie zur Untersuchung von Tragwerken unter Laststeigerung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Matthias Pahn, seit 3/2021
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 324698814

In der Baustofftechnologie wird seit vielen Jahren die Computertomografie genutzt, um an kleinformatigen Proben Kenntnisse über die Gefügestruktur von Baustoffen und deren Veränderung unter verschiedenen Expositionen zu gewinnen. Um aber mit der Röntgentechnologie zu einer Verbesserung des Verständnisses des Trag- und Verformungsverhalten von ganzen Bauteilen kommen zu können, fehlen bisher entsprechend konfigurierte Geräte.Der vorliegenden DFG-Ausschreibung folgend wurde deshalb ein völlig neuartiges Tomografie-Portal (TOP) konzipiert, das Bauteile mit realen Abmessungen unter Laststeigerung mit hoher Auflösegenauigkeit tomografieren kann. Es setzt auf eine hohe Strahlungsenergie, wie sie unverzichtbar ist, um zum Beispiel stabförmige Stahlbetonbauteile mit Querschnittsabmessungen von mindestens 30 x 30 cm durchleuchten und Risse von 0,1 mm Breite abbilden zu können. Zusätzlich wurde eine zweite Strahlenquelle integriert, die bei kleineren Abmessungen oder weniger anspruchsvollen Materialien noch höhere Auflösungen erlaubt.Die Auslegung wurde als interdisziplinäre Aufgabe begriffen. Es waren Aufgabenstellungen im Bauwesen, die Maschinen-, Röntgen- und Messtechnik, Kalibrierungsverfahren, die mathematische Rekonstruktion der Rohdaten, deren visuelle Aufbereitung und Weiterverarbeitung auf Hochleistungsrechnern sowie eine allgemein zugängliche Bereitstellung von Forschungsergebnissen zu bedenken.Bei der Konzeptionierung der Anlage wurde auf eine vielseitige Nutzbarkeit geachtet, die es ermöglicht, Bauteile mit unterschiedlichen Abmessungen aus Werkstoffen aller Art sowie Böden unter verschiedenen statischen Beanspruchungszuständen und nach dynamischer Beanspruchung untersuchen zu können. Das sehr große Interesse auch von in den Antrag einbezogenen Forschern anderer Universitäten, bereits bei der Geräteauslegung mitwirken zu können, lässt eine sehr hohe Auslastung der Anlage als sichergestellt erscheinen. Die breite Nutzbarkeit soll es ermöglichen, die Anlage als Ausgangspunkt für die Initiierung strukturierter, interdisziplinärer Forschungsvorhaben zu nutzen. Dabei wird die Kopplung der Bilddaten und der numerischen Modellierung einen Schwerpunkt bilden.Die TU Kaiserslautern ihrerseits sieht eine hervorragende Möglichkeit zum Ausbau ihrer Forschungsinfrastruktur und verpflichtet sich, erhebliche Eigenleistungen in dieses Projekt einzubringen. Sie beabsichtigt zudem, die CT-Anlage in ein Bauingenieur-Gerätezentrum (BIG) zu integrieren, in dem Großgeräte von überregionaler Bedeutung interessierten Forschern nach transparenten Regeln zugänglich gemacht werden. Dabei sollen sowohl bereits vorhandene Einrichtungen (Brandofen) als auch noch anzuschaffende Geräte (u. a. Rütteltisch) integriert werden.Die Nutzung des Tomografie-Portals soll über einen überuniversitär besetzten Wiss. Beirat, in den Vertreter aller benachbarten Universitäten einbezogen sind, überwacht werden. Gewonnene Forschungsdaten sollen weltweit zugänglich gemacht werden.

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: Tomografie-Portal
• Gerätegruppe: 3230 Tomographie- und Schichtgeräte (Röntgen-)
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Manfred Curbach; Professor Dr.-Ing. Josef Hegger; Professorin Dr. Heike Leitte; Professor Dr.-Ing. Harald S. Müller; Professor Dr.-Ing. Ralf Müller; Professorin Dr. Claudia Redenbach; Professor Dr.-Ing. Jörg Seewig; Professor Dr.-Ing. Christos Vrettos
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jürgen Schnell, bis 3/2021