Prototyp ThermoHead entwickelt 02.07.2020, 07:00 Uhr

Es gibt ein neues Messgerät für hochauflösende Thermografie

Würzburger Forscher haben eine neue Messmethode entwickelt: die 3D-Thermografie. Gemeinsam mit einem Industriepartner haben sie das System in einen Panoramakopf überführt, aus dem nun ein anwenderfreundliches Produkt werden soll.

Thermografie-Aufnahme

Diese Thermografie-Aufnahme zeigt das Innere eines Kühlcontainers. Die Schwachstelle sind die Türdichtung (rot). Hier dringt Wärme ein.

Foto: FHWS / GEO

Die Energiewende ist nur möglich, wenn gleichzeitig an vielen Stellschrauben gedreht wird. Eine davon ist die Energieeffizienz, also die vorhandene Energie besser einzusetzen, beziehungsweise einzusparen, wo es machbar ist. Das betrifft auch die Dämmung von Gebäuden und Industrieanlagen. Sie wird schon seit vielen Jahren unter anderem durch Thermografieaufnahmen geprüft. Auf ihnen ist gut erkennbar, welche Bereiche einer Außenhülle kühl und welche warm sind – wo also Wärmeenergie ungewollt an die Umgebung abgegeben wird. Im nächsten Schritt können Maßnahmen wie eine gezielte Dämmung oder Umbauten helfen, Energie einzusparen und damit auch den Kohlendioxid-Ausstoß zu reduzieren.

Dieses Prinzip haben Forscher der Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt weiterentwickelt. Im Projekt für die „effiziente Dämmung von Industrieanlagen“ ist ein Verfahren entstanden, das dreidimensionale digitale Wärmeaufnahmen ermöglicht, also eine 3D-Thermografie. Dieses Prinzip haben die Wissenschaftler jetzt gemeinsam mit einem Industriepartner in einem Prototypen umgesetzt. Dieses Anschlussprojekt nennt sich „ThermoHead“ und soll in einem neuen Produkt münden – um dem 3D-Verfahren zahlreiche Anwendungsgebiete zu eröffnen.

Auflösung von bis zu 25 Megapixeln

Mit dem Panoramakopf lassen sich nach Angabe der Forscher Thermografieaufnahmen anfertigen, die auf der einen Seite geometrisch korrigiert sind und dementsprechend eine genauere Ortung der Wärmelecks ermöglich. Auf der anderen Seiten sollen Qualität und Auflösung höher sein als bei herkömmlichen Methoden. All das muss allerdings in eine gut nutzbare Form überführt werden. Für diese Weiterentwicklung haben die Wissenschaftler konkrete Beispiele im Blick. Neben der Energieeffizienz von Industrieanlagen wollen sie unter anderem Baumängel bestimmen können oder die Technik für detaillierte Schadensanalysen nutzen. Ziel ist nun, diese Technik so in einem Produkt zu verbauen, dass ein einziger Knopfdruck genügt, um die Bilder anzufertigen.

Der aktuelle Prototyp erstellt Thermografiepanoramen, die sowohl geometrisch als auch thermografisch kalibriert sind, mit Auflösungen von bis zu 25 Megapixeln (25.000.000 Bildpunkte). Die Panoramen zeigen eine Ansicht von 360 mal 180 Grad, wobei die vollständigen radiometrischen Informationen erhalten bleiben, also die Daten der elektromagnetischen Strahlung.

Prototyp macht Aufnahmen im Inneren eines Kühlcontainers

In einem ungewöhnlichen Pilotprojekt wird der ThermoHead bereits getestet und zwar in einem speziellen Kühlcontainer für Medikamente. Viele Medikamente müssen kühl gelagert beziehungsweise transportiert werden. Ein Würzburger Unternehmen hat dafür Boxen aus einem speziellen Dämmstoff entwickelt, in denen die Temperatur bis zu 140 Stunden lang unter der kritischen Grenze bleibt, ohne dass von außen Energie hinzugeführt werden müsste. Das ist natürlich mit deutlich geringeren Kosten verbunden.

Mit dem ThermoHead haben die Wissenschaftler Innenenaufnahmen eines solchen Spezialcontainers gemacht. Die Temperaturverteilung innerhalb der Box wurde dabei nach Angabe der Forscher millimetergenau vermessen, um eventuelle Schwachstellen zu identifizieren. Ziel ist es, den Kühleffekt weiter zu verbessern. Wie die 3D-Thermografie helfen kann, lässt sich gut erkennen: Auf der Abbildung sind die Kühlakkus dunkelblau dargestellt. Sie sind also deutlich kälter als die Umgebung, was auf eine andauernde Leistung hinweist. An den Türdichtungen sind allerdings rote Streifen erkennbar. Hier dringt Wärme in den Container, was die Kühlleistung beeinflusst. Wichtig wäre es dementsprechend, neue Schließmechanismen und Dichtungen zu entwickeln.

Viel mehr Leistung zum gleichen Preis

Bevor der ThermoHead auf den Markt kommt, gibt es für die Wissenschaftler und ihre Kollegen aus der Industrie noch einiges zu tun. Denn geplant ist ein Gerät, das Aufnahmen mit einer Auflösung von bis zu 100 Megapixeln schafft. Das wäre nach Aussage der Forscher eine Auflösung, die fast zehnmal so hoch wäre, wie die Leistung der aktuell erhältlichen Kameras. Trotzdem soll der ThermoHead sich im gleichen Preissegment bewegen wie eine herkömmliche Thermografiekamera für die professionelle Anwendung. Der Launch soll 2021 erfolgen.

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