Ein Scanner für innere Materialstrukturen

Die innere Struktur von Beton lässt sich dank eines speziellen Scanners analysieren, ohne dass das Material beschädigt werden muss. Die EPFL hat kürzlich einen solchen Mikro-Computertomografie-Scanner erworben.

Mikro-Computertomografie-Scanner können hochauflösende Bilder der inneren Struktur von verschiedenen Materialien liefern. Zwar wurden die Geräte ursprünglich für die Forschung im Ingenieurswesen konzipiert, aber sie finden auch in der Biowissenschaft, der Archäologie und der Kunstgeschichte verwendung. Die EPFL hat nun eines dieser Geräte erworben – der Scanner ist der einzige dieser Art in der Schweiz. Die besonderen Geräte können sogar die Struktur im Innern von Beton analysieren, ohne dass man das Material beschädigen muss.

Die Geräte sind ähnlich wie medizinische Scanner, nur dass sie mit Materialien statt mit lebenden Organismen arbeiten. Pascal Turberg, ein Wissenschaftler des Bauingenieurinstituts und des ökologischen Systemlabors erklärt: «Bei einem medizinischen Scanner muss der Patient extrem still bleiben, während der Mikrosensor das Objekt bestrahlt. Die Maschine sammelt dabei das Bild des Materials und schafft Schicht für Schicht ihre innere Struktur in drei Dimensionen.»

Solche CT-Scanner sorgen für eine bemerkenswert detaillierte Momentaufnahme von einzelnen Komponenten eines Bauteils, wie zum Beispiel die Unvollkommenheit oder die Gesamtqualität. Bei der Scannung eines Betonzylinders enthalten die Bilder viele Graustufen (siehe Video). Die schwarzen Flecken entsprechen den Lücken innerhalb des Materials – je nach Porosität und Anzahl Risse –, während die leichteren Flecken die Aggregate und Zwischenfarben des Zements zeigen.

Die erzeugten Bilder könnten in vielen Bereichen Anwendung finden. Ingenieure könnten laut EPFL zum Beispiel «gekoppelte Experimente» durchführen, um zu überprüfen, wie sich Materialien unter Belastung verhalten. (mgt/pb)