Ultraschall-Sensorik Messtechnik sagt Glasbruch voraus

Diese Glasbruch-Sensoren am Rande einer Glasscheibe registrieren, wenn sich die Charakteristik von Diagnose-Ultraschallwellen ändert. Dann liegt ein Mikroriss vor, was einen drohenden Glasbruch ankündigt.

Große Glasfronten in Gebäuden können auch Gefahren heraufbeschwören: Durch Glasbrüche herabstürzende Scheiben stellen ein großes Risiko dar. Eine spezielle Sensor-Messtechnik erkennt jetzt Mikrorisse und kann vor drohenden Brüchen warnen.

Immer wiederkehrende Meldungen von herabstürzenden Fassadenelementen haben inzwischen das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung auf den Plan gerufen, das eine regelmäßige Überprüfung des Gefährdungspotenzials vorschreibt. Das Problem: Die bislang eingesetzten Überwachungsinstrumente registrieren lediglich das Geräusch von brechendem Glas. Sie können daher nur den kompletten Bruch feststellen und nicht rechtzeitig vor drohenden Gefahren warnen.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC in Würzburg haben gemeinsam mit Industriepartnern einen Sensor entwickelt, der selbst Mikrorisse von fünf Millimetern Länge erkennt und so frühzeitig auf erforderliche Reparaturen hinweist – lange bevor das Glas tatsächlich bricht.

»Wir haben in einer Fensterscheibe mehrere piezoelektrische Sensor-Aktor-Module angebracht. Auf einer Fläche von einem Quadratmeter finden sich – in einem Abstand von jeweils einem Meter – vier Sensoren am Scheibenrand. Ein Sensor-Aktor-Modul erzeugt eine Ultraschallwelle, die von den anderen registriert wird. Bleibt das Schallsignal konstant, so ist die Scheibe nicht defekt. Ändert es sich, deutet dies auf einen Riss hin, der etwa beim Transport oder durch Einbaufehler entsteht. Meist geht dieser Riss vom Rand der Scheibe aus und ist zunächst nicht sichtbar. Erst im Lauf der Zeit vergrößert er sich, beispielsweise durch Temperaturschwankungen«, erklärt Dr. Bernhard Brunner, Arbeitsgruppenleiter am ISC.

Die Sensoren sind per Kabel mit der Gebäudeleittechnik verbunden. Die dort eingehenden Daten werden automatisch analysiert. Im Fall eines Risses wird ein Alarm ausgelöst. »Es ist uns gelungen, unsere 15 mal 15 mal 0,5 Millimeter großen Sensoren in Verbundglasscheiben einzubauen. Bereits beim Herstellungsprozess lassen sie sich zwischen die beiden Glasplatten integrieren. Somit kann die Sensorik das Glas schon vor dem Einbau auf Transportdefekte prüfen,« ergänzt Brunner.

Auch Glashersteller und Glasveredler haben die Möglichkeit, beim Warenein- oder -ausgang Tests durchzuführen. Doch das neue Sicherheitssystem sagt nicht nur Glasbrüche voraus, es bietet auch Komfortfunktionen: Die Sensor-Aktor-Module sind mit Temperatur- und Lichtsensoren gekoppelt, die – je nach Lichteinfall – einzelne Jalousien gezielt hoch- oder herunterfahren und so das Raumklima steuern.

Derzeit sind die Projektpartner auf der Suche nach Fassadenbauern, die den Sensor testweise einsetzen. Vom 18. bis zum 20. Mai zeigen die Experten einen Prototyp auf der Messe Sensor+Test in Nürnberg (Halle 12, Stand 202).