Een speciaal ontwikkeld textiel met geïntegreerde sensoren erin, wordt in een nieuwe asfaltweg verwerkt. Daar meten de sensoren slijtage in de tijd.

Het speciale textiel is ontwikkeld door onderzoekers van het Fraunhofer Institut für Holzforschung Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI). Het product is nog in de prototype-fase. Na enkele succesvolle tests in het laboratorium ligt een eerste lap textiel in een stuk asfalt op een industrieterrein.

Wegoppervlak

De uitdaging voor wegbeheerders is om asfaltwegen in optimale staat te houden. Slijtage van de weg kan alleen worden waargenomen aan het oppervlak, omdat alleen de bovenkant zichtbaar is. Wat de staat is van dieperliggende lagen asfalt, is op dit moment enkel te bepalen met een boring die de weg beschadigt. Maar ook microscopisch kleine scheurtjes in het asfalt, die de rijeigenschappen al beïnvloeden, zijn niet met het blote oog te zien.

Vlasvezels

Voor het monitoren van het asfalt hebben Duitse ingenieurs nu iets slims gevonden, binnen het project SenAD2. Ze maakten uit vlas een soort open textiel, dat er uitziet als een buigzaam gaas. Verwerkt in de vlasvezels zitten zeer dunne (diameter minder dan een millimeter) geleidende draden die werken als sensoren.  Eenmaal diep verwerkt in het asfalt, zal het textiel en de sensorendraden een klein beetje uitrekken onder het gewicht van de auto’s en vrachtwagens die over de weg rijden. Wanneer de ‘meetdraad’ uitrekt, verandert de elektrische weerstand ervan. Weliswaar een klein beetje, maar genoeg om te meten. De sensordraad is verbonden met een meetkast naast de weg, waar alle meetdata continu worden verzameld.

Intensief gebruik

De weerstandswaarden op zich niet interessant voor de wegbeheerders, het gaat erom hoe die waarden veranderen over tijd. Dat geef waardevolle informatie. Na een paar jaar intensief gebruik zal een asfaltweg zich anders gedragen dan een vers aangelegde weg. In de tijd zullen die subtiele veranderingen aan het licht komen in de gemeten waarden. Om daaruit zinvolle informatie te halen, gebruiken de Fraunhofer-onderzoekers kunstmatige intelligentie, AI, een inmiddels onmisbare techniek om in extreem grote hoeveelheden data patronen te herkennen.

‘Het echt nieuwe van onze aanpak is dat we het textiel met sensoren erin combineren met een AI-aanpak’, mailt Christina Haxter van het Fraunhofer Institut für Holzforschung Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) op vragen van De Ingenieur. ‘Ons doel is om op deze manier de slijtage van de weg te bepalen, om precies te zijn de vermoeiing van de asfaltonderlaag.’

Het sensortextiel tijdens de aanleg van een weg. Foto: Fraunhofer-Institut WKI.

Dashboard

De met AI werkende software kan niet alleen slijtage kwantificeren, maar ook voorspellen hoe snel de slijtage zal doorzetten. Dat is nuttige informatie voor de wegbeheerder die daarmee beter de onderhoudswerkzaamheden kan inplannen. 

Al deze informatie wordt getoond in een dashboard, dat ook binnen hetzelfde project is ontwikkeld. ‘Ons doel is om verder vooruit te kunnen plannen en om voortdurend veranderingen in de conditie van een weg te monitoren’, zegt onderzoeker Christina Haxter van Fraunhofer WKI in een persbericht. ‘Dit laat wegen niet langer meegaan, maar zorgt er wel voor dat de conditie van een weg beter in de gaten is te houden.’

Weefgetouw

Het sensortextiel is in huis bij Fraunhofer WKI gemaakt, op een dubbel grijperweefgetouw. Hieruit rolt de stof met een breedte van vijftig centimeter en in elke gewenste lengte. ‘We hebben de stof ontworpen om bestand te zijn tegen zowel de zware omstandigheden tijdens het leggen van het asfalt als tijdens het gebruik. Dat is gelukt, zoals onze eerste tests hebben aangetoond’, zegt Haxter.

Een eerste test met het sensor-textiel loopt op dit moment op een stuk weg op een industrieterrein. ‘We analyseren de verzamelde data om te kijken of deze aanpak geschikt is om de belasting op de weg en de interne spanningen in het asfalt te meten’, zegt Haxter. ‘Daarnaast doen we praktijkervaring op met het neerleggen van het sensortextiel onder asfalt.’

Het project gaat verder met het in de praktijk testen van het ‘sensortextiel’. Ook heeft Fraunhofer plannen om op nog twee plekken de sensoren in een asfaltweg te gaan testen.

 

Update maandag 27 oktober: artikel uitgebreid met reacties van Fraunhofer-onderzoeker Christina Haxter.

 

Openingsbeeld: impressie van het ‘sensortextiel’ dat continu de toestand van een asfaltweg monitort. Foto: Fraunhofer WKI.