Große Ingenieurskunst: Die Köhlbrandbrücke in Hamburg
© BAM
Der Zustand von Brücken wird regelmäßig untersucht. Dabei werden Methoden der zerstörungsfreien Prüfung eingesetzt, wie die Sichtprüfung, Radar, Ultraschall, Durchstrahlungsprüfungen mit Röntgenstrahlen, die Thermografie, Dichtheitsprüfungen, oder die Überwachung mit Sensoren. Bei Brücken spielen zerstörungsfreie Prüfmethoden eine besondere Rolle, denn Schäden an Infrastrukturbauwerken müssen frühzeitig erkannt und beobachtet werden, so dass Sicherheitsprobleme erst gar nicht entstehen.
Auch innere Werte zählen
© BAM
Drei Brückenfachleute begehen die Köhlbrandbrücke. Bei einer Brückeninspektion kann schon eine einfache Sichtprüfung Schäden aufspüren, z. B. Feuchteschäden, Korrosion an Oberflächen oder Risse im Beton.
Ins Gebäude lauschen
© BAM, Fachbereich Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen
Radar und Ultraschall sind elektromagnetische bzw. akustische Methoden der zerstörungsfreien Prüfung. Sie spüren Risse und andere kritische Stellen in Gebäuden oder Bauwerken mit Hilfe von Signalen auf. Zeigen die Instrumente erste Schäden an, können Maßnahmen folgen, z.B. häufigere Inspektionen oder die Überwachung mit Sensoren.
Bauwerk unter Stress
© BAM, Fachbereich Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen
Mit einem mobilen LIBS-System wird die Belastung eines Damms an der Nordsee erfasst. Es geht um Chloride aus dem Meerwasser, die dem Damm zusetzen können. Die Methode ermöglicht eine schnelle und fundierte Einschätzung der Restnutzungsdauer des Bauwerkes (engl. laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS). Mit der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIBS) kann die elementspezifische, also die chemische Zusammensetzung bestimmt werden.
Einblick in eine Röntgenröhre
© BAM, Fachbereich Thermografische Verfahren
Röntgenbasierte Computertomographie kann zum Aufspüren und Bewerten von kleinsten Defekten eingesetzt werden. Diese Methode durchleuchtet die Objekte und macht ihre inneren Strukturen sichtbar (Computertomografie, CT). Die Materialforschung, der 3D-Druck, die Luft- und Raumfahrt oder auch die Medizintechnik benötigen räumliche Informationen über innere Strukturen im Mikrometerbereich. Ein Mikrometer ist ein millionstel Meter.
Drohne im Himmel
© BAM
Die Sensoren einer von der BAM entwickelten Drohne „schüffeln“ nach explosiven oder giftigen Gasen. In bestimmten Unfallsituationen müssen sich menschliche Helfer besonders schützen. Wenn die Schnüffeldrohne keine gefährlichen Gase anzeigt, können sich die Helfer gefahrlos nähern.
Wertvolles Gold ganz klein
© BAM, Fachbereich Oberflächenanalytik und Grenzflächenchemie
Das Rasterelektronenmikroskop (REM) zeigt Goldpartikel in einer Größe von wenigen Nanometern. Die Rasterelektronenmikroskopie spielt in der Nanotechnologie eine zentrale Rolle. Es geht um die Erforschung kleinster Partikel und ihrer Eigenschaften. Für das bloße Auge sind die nur wenige Nanometer großen Partikel unsichtbar. Ein Nanometer ist ein milliardstel Meter.
Tiegelstahl
© BAM
Adolf Martens, einer der Gründer der Materialforschung, untersuchte schon Ende des 19. Jahrhunderts Metallgefüge. Dazu benutzte er ein selbst entwickeltes Lichtmikroskop. Er fertigte genaueste Zeichnungen an, z. B. von Proben aus Tiegelstahl. Martens dokumentierte auf diese Weise wissenschaftliche Befunde oder Schadensbilder. Nebenbei entstanden Zeichnungen von besonderer Ästhetik. Heute wird das historische Verfahren zur Herstellung von Stahl nicht mehr angewendet.
Material & Licht
© BAM
Ramanspektroskopie (rot) und laserinduzierte Plasmaspektroskopie, LIBS (grün) sind unverzichtbare Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung in der Materialforschung. Mit spektroskopischen Verfahren können die chemischen Elemente und Elementverbindungen einer Materialprobe bestimmt werden. Diese Verfahren nutzen Lichtquellen und Spektren für die Analyse.
Wie im Weltraum: Karbonstahl
© BAM, Fachbereich Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen
Das Bild zeigt eine Rasterelektronenaufnahme von Karbonstahl. Das obere Teilchen wurde mit korrosiven, methanbildenden Mikroorganismen behandelt, das untere blieb unbehandelt. Die Rasterelektronenmikroskopie (REM) ist eine besonders leistungsstarke Methode, um Oberflächen und Strukturen sichtbar zu machen. REM-Bilder beeindrucken durch besondere Tiefenschärfe.
Nicht von dieser Welt
© BAM, Fachbereich Materialographie, Fraktographie und Alterung technischer Werkstoffe
Das Bild zeigt Deformationen im Gefüge eines Eisen-Meteoriten. Schockwellen, die beim Zusammenstoß mit anderen Bruchstücken im Asteroidengürtel entstehen, haben deutliche Spuren hinterlassen. Die Farbdarstellung entstand durch eine Mischung von Signalen dreier Detektoren. So werden geringste Deformationen im Material sichtbar. Körner und Korngrenzen sind deutlich erkennbar.
Weiße Inseln auf Blau
© BAM, Fachbereich Materialographie, Fraktographie und Alterung technischer Werkstoffe
Unter dem Lichtmikroskop wird die Feinstruktur von Werkstoffen sichtbar. Hier sind inselförmige Ausscheidungen in einer Nickellegierung zu erkennen. Lichtmikroskope bilden mit sichtbarem Licht ab. Sie werden bereits seit Jahrhunderten in der Wissenschaft eingesetzt und sind heute in weiterentwickelter Form aus der Materialforschung nicht wegzudenken. Die Bildbreite beträgt ca. 0,1 mm.
Fassade mit Aussage
© BAM, Fachbereich Thermografische Verfahren
Themogramme sind Temperaturbilder. Rot signalisiert hohe Temperaturen, Gelb weniger, Grün wenig und Blau zeigt nur minimale Temperaturveränderungen an. So können mit Hilfe der Erwärmung durch Sonneneinstrahlung Putzablösungen an Fassaden als Inseln mit hohen Temperaturen identifiziert werden. Die Infrarot-Thermografie ist ein bildgebendes Verfahren. Sie wird u.a. bei der Gebäude-Restauration im Denkmalschutz eingesetzt.
Kleine Risse ganz groß
© BAM, Fachbereich Glas
Über hochauflösende Hochgeschwindigkeits-Kameratechnik und 3D-Mikroskopie lässt sich das Wachsen und Schließen von Rissen in Glas sehr gut beobachten. Dies erlaubt es, die Mechanismen dieser Vorgänge zu ergründen und die Lebensdauer von Glasbauteilen zu verlängern. Diese Technik dokumentiert extrem schnelle dynamische Vorgänge und ermöglicht die vierdimensionale Abbildung der Veränderungen in Oberflächenprofilen.
„LAUS“ auf Beton
© BAM, Fachbereich Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen
Mit dem Ultraschall einer LAUS Apparatur kann man Schäden im Inneren von großen Betonbauteilen aufspüren (Large Aperture Ultrasonic, LAUS). Die LAUS wird vor Ort eingesetzt, z. B. zur Untersuchung von unsichtbaren Schäden in Betonbrücken oder Gebäuden. Auch vertikale Flächen sind für die LAUS kein Problem.