Das Fraunhofer-Institut IMS entwickelt kleinste Funksensoren, mit denen sich der Zustand von Vakuumdämmung und Betonbauwerken permanent überprüfen lässt. Prototypen arbeiten bereits.
Armin Scharf
Die Sensortechnik macht derzeit gewaltige Fortschritte, die Messelemente werden immer kleiner, zuverlässiger und arbeiten energieautark. Das Duisburger Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) stellte kürzlich zwei neue Sensortypen vor – der eine soll Betonbauwerke permanent auf Karbonatisierung prüfen, der andere soll den Unterdruck in Vakuumisolationspaneelen checken.
Vorsorge für Betonbauten
Beton karbonatisiert im Laufe der Zeit, seine Alkalität reduziert sich – das ist ein normaler Vorgang, wird die Betonoberfläche nicht ausreichend geschützt. Besonders Verkehrsbauten aus Beton sind sensibel, weil hier die Salzbelastung im Winter zusätzlich belastend wirkt. Bislang konnten Brücken auf Schädigung nur untersucht werden, indem man sie per Hammer auf Hohlstellen abklopft – oder Bohrkerne entnimmt. Die Materialprüfungsanstalt für das Bauwesen in Braunschweig (MPA) hat nun einen Sensor entwickelt, den das IMS mit einer passiven Funkübertragungstechnik ausgestattet hat. Der eigentliche Sensor ist mit dünnen Eisendrähten in regelmäßigen Abständen durchzogen – bei fortschreitender Karbonatisierung beginnen diese Drähte zu korrodieren und brechen. „Anhand der Anzahl defekter Eisendrähte lässt sich feststellen, wie weit die Korrosion fortgeschritten ist“, erläutert Frederic Meyer vom IMS. Und damit kann auch der Zeitpunkt der nächsten Instandsetzung prognostiziert werden.
Der im Beton eingelassene Sensor schickt die Messdaten dann per Transponder an das Lesegerät der prüfenden Bauarbeiter. Dafür benötigt er keine Batterien, sondern bezieht die notwendige Energie aus dem vom Lesegerät erzeugten Magnetfeld. Damit kann der Sensor dauerhaft im Bauwerk verbleiben, auch nachträglich kann er integriert werden. Derzeit testet das MPA den Sensor mitsamt Transponder in einer Versuchsbrücke.
Vakuumtester
Gegenüber konventioneller Dämmung mit geschäumtem Polystyrol sind Vakuumisolationspaneele (VIP) um den Faktor 5 bis 10 effizienter. Allerdings bei erheblich höheren Systemkosten. Daneben aber muss die VIP-Technologie mit weiteren Schwachstellen kämpfen: Zum Beispiel mit dem allmählichen Verlust des Vakuums. Trotz der Verwendung hochdichter Folien findet ein langsamer Druckausgleich zwischen Vakuum und Umgebungsdruck statt – Experten sprechen von 1 Millibar pro Jahr. Das Problem: Mit dem „Entweichen“ des Vakuums sinkt die Dämmwirkung des Paneels.
Eine Prüfung der Vakuumgüte verbauter VIPs war bisher nicht möglich – und damit auch keine Aussage über etwaige Schwachstellen oder Schäden.
Dieses Manko will das IMS beseitigen – mit einem miniaturisierten Drucksensor in einer Aussparung des VIP-Stützkörpers. Neben dem nur 20 Quadratmillimeter großen Sensorchip befindet sich ein Transponder mit Spule, der die Messdaten durch die Folie an ein Lesegerät außerhalb des VIP sendet. Die Energie bezieht der Sensor wiederum aus dem Lesegerät, wobei die Übertragung sogar durch dünne Metallschichten funktioniert.
Der Drucksensor wird übrigens bereits in der Medizin zur Messung von Blut- und Augendruck eingesetzt – die Weiterentwicklung für die Baubranche liegt derzeit als Prototyp vor, die Serienfertigung kann in ein bis zwei Jahren starten.
kompakt
Auf dieser Seite zeigen wir regelmäßig neue Technologien, die das Maler- und Lackiererhandwerk derzeit nur peripher betreffen, aber den Blick schärfen für aktuelle Entwicklungen mit Zukunftspotenzial. Denn wer weiter sieht, kennt den Weg nach vorne.
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