EU-Projekt STONECORE

EU-Projekt STONECORE - Geotron Elektronik

Kurzbeschreibung:

Das EU-Projekt STONECORE beschäftigte sich mit der Entwicklung und dem Einsatz von Nanomaterialien in der Denkmalpflege und wurde gefördert im 7. Rahmenprogramm der Europäischen Kommission. Im Blickpunkt standen die Erhaltung von natürlichen und künstlichen Gesteinen sowie die Entwicklung zerstörungsfreier Prüftechniken zur Bestimmung der Festigkeit von Gesteinen.

STONECORE vereint die Arbeit von 6 KMU’s, vier Universitäten, einer öffentlichen Forschungseinrichtung und einer staatlichen Organisation aus sieben Ländern.

Entwicklungsergebnisse EU-Projekt STONECORE

Neben der Entwicklung von Ultraschall-Bohrlochprüfköpfen in der ersten Projekthälfte konnte in der zweiten Hälfte von März 2010 bis August 2011 die Software LightHouse UMPC mit einem Assistenten für Profilmessungen inkl. Auswertung und Darstellung der Profile erweitert werden.

Die untersuchten Flächen werden als 2D-Ultraschall-Tomografie mit vorgegebenen Strahlrichtungen und Messstrecken in der Software verwaltet und können durch unterschiedliche Farbskalierung intakte und geschädigte Materialbereiche abbilden. Die Software konnte im Mai 2010 als Betaversion erstmals erfolgreich in Megalopolis an Naturstein-Sitzelementen eingesetzt werden.

Gegenüberstellung von Objektfoto und Ultraschall-Tomografie

In den geschädigten und rissbelasteten Bereichen (rot) beträgt die gemessene Schallgeschwindigkeit nur ca. 50 % gegenüber dem intakten Gefüge (grün).

EU-Projekt STONECORE - Tomographiebild d. untersuchten Fläche
Fotografie der untersuchten Fläche und Ultraschall-Tomografie

Bohrwiderstandsmessung

Basierend auf dem früheren technischen Stand des Bohrwiderstandsmessgerätes TERSIS 1 (Abb. 4) konnte in der 2. Projekthälfte die Weiterentwicklung des Verfahrens mit dem Ziel erfolgen, einen pneumatischen  Vortrieb des Bohrers zu realisieren.

Die Eliminierung der bisherigen Nachteile durch einen gewichtsabhängigen und seilgeführten Andruck und Vortrieb des Bohrers bietet neben einer wartungsfreieren Mechanik eine deutliche Steigerung  im Bedienungskomfort sowie eine Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten.

Durch eine neue Software sollen diese Vorteile in vollem Umfang genutzt und zusätzlich bisherige Erkenntnisse und Ergänzungen zur Messung und Auswertung integriert werden.

  • Eine Geräteversion auf Basis eines modifizierten Tersis 1 diente zur Prüfung und Erfassung der technischen Daten neuer Komponenten.
  • Optimierung der Mechanik für eine günstige und leichte Gehäuseform.

Ein Test- und Versuchsprogramm diente mit verschiedenen Bohrerdurchmessern und Bohrdrehzahlen der Herstellung einer Vergleichbarkeit von Messwerten der Geräte TERSIS 1 und TERSIS 2.

Eine Optimierung der Schneidengeometrie für maximalen Bohrmehltransport konnte mit Hilfe von Halit als neuem Referenzmaterial durchgeführt werden. (Abb. 5)

In einem weiteren Schritt konnte entsprechend der erreichten Ergebnisse der Bau eines Prototyps mit einem neuen Gehäusedesign erfolgen. (Abb. 6)

Neue TERSIS-Software (Abb. 7) mit folgenden Verbesserungen:

  • Darstellung von bis zu 10 Bohrprofilen.
  • Einbindung von Korrekturfaktoren für die Abhängigkeit des Bohrwiderstandes von Drehzahl, Durchmesser, Bohrerabrieb zur Vergleichbarkeit von Messergebnissen der Geräte TERSIS 1 und 2.
  • Optimierte Datenverwaltung.
  • Neigungsabhängige Berechnung des einzustellenden Druckes.

Gemeinsam mit unseren Projektpartnern Herrn Arnulf Dähne / Hochschule für Bildende Künste Dresden und Herrn Jaroslav Valach ITAM Prag erfolgte der praktische Einsatz des TERSIS 2 in Feld und Labor. Die Ergebnisse und Erfahrungen wurden in weiteren Geräte- und Softwareverbesserungen umgesetzt.

Der Feldeinsatz erfolgte dabei in den Schlössern Dahlen und Leuben.

Laboreinsatz und weitere funktionelle Erweiterungen:

  • Variable Verstellmöglichkeit der Andruckspitzen bzw. Andrückteller um bei Freihand-Anwendung das Verkippen zu minimieren, z. B. durch ausklappbare Arme.
  • Befestigungsmöglichkeit eines Mono- oder 3-Bein-Stativs am Gehäuse oder Griff um bei längerer Arbeit die Gewichtsbelastung durch das Geräte zu minimieren.
  • Erfassung des Neigungswinkels des Gerätes mit Hilfe eines Sensors zur Druckkorrektur bei schräger Anwendung. Ziel ist dabei die Gewährleistung einer konstanten und lageunabhängigen Andruckkraft des Bohrers während einer Messreihe.
  • Erstellung der Entlade-Kennlinie des Akkus.
  • Integration des Ladezustandes und der Akku-Restnutzungsdauer sowie der Leistungsaufnahme des Motors beim Bohren in die Software.
  • Montage eines zusätzlichen Druckluft-Anschlusses am Kompressor zum Ab- und Ausblasen des Gerätes um eine einwandfreie Funktion des Gerätes zu gewährleisten.