Bohrwiderstandsmessungen mit Hilfe des Resistographen

Miller Florian, 28.01.2015

Die Bohrwiderstandsmessung oder auch Resistographie ist ein handgeführtes, zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Bestimmung der Dichte und der Dichteverteilung von lebenden Bäumen oder Holzwerkstoffen. Durch das aktive Prüfverfahren wird eine Messkurve erzeugt, welche den Bohrwiderstand in Abhängigkeit zur zurückgelegten Eindringtiefe darstellt. Im weiteren Vortrag wird näher auf die Bohrwiderstandsmessung nach Rinn eingegangen, welcher das Verfahren Ende der 1980er erfunden und patentiert hat.


Abb.1 Durchführung einer Bohrwiderstandsmessung

Funktionsweise des Resistographen

Der Resistographie ist ein Holzprüfverfahren das durch eine im Gerät integrierte Bohrnadel den Eindringwiderstand des Materials erfasst. Die lange und sehr dünne Bohrnadel wird automatisiert in das Holz gebohrt und erfasst während des Eindringens das vom Motor aufgebrachte Torsionsmoment. Dieses Torsionsmoment setzt sich zusammen aus Schaftreibung der Bohrnadel im Material und Zerspanung an der Bohrnadelspitze.

$\begin{array}{l}M_{Zerspanung} + M_{Schaftreibung} = M_{Motor}\end{array}$

Der Apparat kann durch dieses Vorgehen den Verlauf der Rohdichte des Materials entlang des Bohrweges ermitteln und in einer visuellen Messkurve auswerten. Dieses Verfahren ermöglicht eine Ermittlung der relativen Holzfestigkeiten und eine Detektion von Höhlungen, Rissen und Fäulestellen des Prüfobjekts.


Abb.2 Resistograph der Firma IML

Bohrnadel

Die Bohrnadel, welche aus einem sehr stabilen speziell legiertem Stahl gefertigt ist, weist an der Spitze einen Durchmesser von 3,0 mm und am Schafft einen Durchmesser von 1,5 mm auf. Die 378/497 mm lange und wechselbare Bohrnadel ist mit einer Oberflächenbeschichtung und einer Verstärkung der Nadelspitze versehen. Je nach Anwendung können mit einer Nadel 100 - 150 Bohrungen in unterschiedlichen Hölzern durchgeführt werden. Bei stark abgenutzter und verschlissener Bohrnadelspitze kann es zu einer Verfälschung der Messergebnisse kommen.

Die Bohrtiefen variieren mit den jeweiligen Geräten und können zwischen 150 mm und 1000 mm liegen. Die Vorschubgeschwindigkeit der Nadel beträgt bei den meisten auf dem Markt befindlichen Geräten zwischen 5 - 55 cm/min. Bei neueren Geräten wird eine Vorschubgeschwindigkeit von bis zu 250 cm/min erreicht.


Abb.3 Bohrwiderstandsnadel

Bedienfeld

Die meisten auf dem Markt befindlichen Resistographen verfügen über ein in das Gerät integriertes Display. Auf diesem Display kann der Benutzer den jeweiligen Bohrversuch noch einmal im speziellen analysieren. Durch diese Bedienoberfläche werden auch benutzerspezifische Einstellungen, wie zum Beispiel die Vorschubgeschwindigkeit, welche von der jeweiligen Holzart abhängt, getätigt. Durch das Bedienfeld erhält der Nutzer auch Zugang zum internen Speicher des Resistographen und kann somit auf alle durchgeführten Messungen zugreifen.


Abb.4 Bedienfeld des Benutzers

Messergebnisse

Die Messergebnisse werden durch einen elektronischen Messschrieb in eine Messkurve umgewandelt:

y-Achse beschreibt die Amplitudenhöhe den Bohrwiderstand in %.
x-Achse beschreibt den zurückgelegten Bohrweg in cm.

Die so aufgezeichneten Messkurven können via USB-Datenübermittlungskabel am Computer mit den passenden Computerprogrammen ausgewertet und analysiert werden.


Abb.5 Messkurve	Abb.6 Diagramm der bearbeiteten Messergebnisse

Vorteile

Der große Vorteil einer solchen Bohrwiderstandsmessung ist die einfache und schnelle Auswertung der Messwerte vor Ort. Die Messkurven können entweder auf dem Display des Resistographen gleich nach der Messung visualisiert oder am Computer ausgewertet werden. Die Messergebnisse ermöglichen einem erfahrenen und entsprechend ausgebildeten Anwender eine schnelle und qualitativ genaue Beurteilung der Holzqualität des geprüften Bereiches. Mithilfe des Resistographen ist es zum Beispiel möglich Spielgeräte oder Stützen in ihrem kritischen Bodenübergangsbereich zu inspizieren. Das Freigraben der Holzstütze kann dadurch entfallen.

Das Gerät ist durch sein widerstandsfähiges und stabiles Gehäuse ausreichend geschützt und für den täglichen Einsatz in der Natur und auf der Baustelle gut geeignet.

Nachteile

Aufgrund des bohrenden Prüfverfahrens kommt es zu einer minimalen Zerstörung des Holzes. Dieses ist bei Anwendungen in Baubereich von geringerer Bedeutung und zu vernachlässigen. Die anfallenden Bohrspänen bleiben im Bohrloch und verschließen es somit wieder. Bei der Anwendung an Bäumen muss jedoch beachtet werden, dass jede Bohrung zu einer Schädigung und zur verstärkten Pilzausbreitung im lebenden Organismus des Baumes führen kann.

Die Messung kann nur eine punktuelle Darstellung der Holzqualität visualisieren und muss deshalb gut überlegt an den richtigen Stellen durchgeführt werden. Durch das Verfahren kann nur die relative Dichteverteilung über den Bohrweg ermittelt werden. Die Messungen führen somit nicht zur exakten Rohdichte des Holzes.

Anwendungsbereiche

Bei lebendigen Bäumen:

Erkennung von Fäule, Höhlungen und Rissen
Bestimmung der Holzqualität
Jahrring- und Zuwachsanalyse

Bei Konstruktionsholz, Masten und Spielgeräten:

Holzinspektionen
Qualitätsermittlung von Holz
Detektion von Rissen, Höhlungen und Fäule

Literatur

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