Wissenschaftler des Sächsischen Textilforschungsinstituts (STFI) und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) haben Netze entwickelt, die Dank integrierter Lichtleiterfasern als Sensornetze für viele Aufgaben in der Bau- und Sicherheitstechnik geeignet sind. Da Verformungen die Ausbreitung des Lichts in den Fasern stören, können Deformationen ebenso wie Defekte auch bei über 100 Meter langen Netzen genau lokalisiert werden. "Das ist praktisch für alle Anwendungsgebiete geeignet, wo knotenlose Netze zum Einsatz kommen - von Baustellen über Bergüberhänge bis hin zu Fußballstadien", betont Frank Weigand, Mitarbeiter am STFI. Je nach Anwendungsgebiet können dabei diverse Materialien zum Einsatz kommen.
Die Forscher haben in textile Netze Lichtwellenleiter in Form von Polymer-optischen Fasern integriert, wie sie beispielsweise auch in Heimnetzwerken genutzt werden. Hinzu kommen über die Länge des Strangs verteilte Sensoren. "Bei Verformungen gibt es eine erhöhte Rückstreuung in der Faser, die direkt an der betreffenden Stelle gemessen wird", erklärt Weigand das Funktionsprinzip. Damit kann relativ genau bestimmt werden, wo das Netz beispielsweise durch Materialverschiebungen auf Baustellen belastet wird - selbst bei großen Netzen bis zu 150 Metern Länge und sechs Metern Breite. Das System wurde bei einer Bahndammsanierung auf der Strecke zwischen Chemnitz und Dresden in der Praxis getestet. Hier wurde der Untergrund mittels Netzen überwacht, die bei drohendem Abrutschen Alarm gaben.
Für manche Anwendungen sind flexible Netze nicht optimal, beispielsweise dann, wenn auch Schnittfestigkeit erforderlich ist. "Für die Sicherung in Stadien werden daher vor allem Edelstahlnetze genutzt", meint Weigand. Auch hier sei das Prinzip der integrierten Polymerfasern grundsätzlich anwendbar, allerdings habe das Team bisher keine entsprechenden Netze gefertigt. Generell sind den Forschern zufolge sowohl die ideale Wahl des Netz-Materials als auch die optimale Wicklung um die Sensorfasern vom Anwendungsgebiet abhängig. So könnten extrem dehnbare Netze ebenso verwirklicht werden wie wasserbeständige. Gegenüber den bislang in Sensor-Netzen genutzten Kupferdraht-Dehnungssensoren böten die Polymerfasern dabei die Vorteile, dass sie nicht überbrückt werden können und Schäden gut lokalisieren können.
Wie stabil die bisher gefertigten Netze sind, haben die Forscher auch mittels eines speziellen STFI-eigenen Prüfstands gezeigt. Er ermöglicht rechnergesteuerte Prüfabläufe mit Belastungen von bis zu 24 Tonnen und ist laut STFI für unterschiedliche Netzarten und technische Textilien geeignet. "Uns ist weltweit keine gleichwertige Einrichtung bekannt", meint Weigand. (pte/rw)