Frozen Reality
Forschungsprojekt an der TU Ilmenau
In Kooperation mit dem Fachgebiet für Glas- und Keramiktechnologie an der TU Ilmenau wurde im Rahmen eines aktuellen Forschungsprojektes das neue Kurzzeit-Multiperspektiv- Visualisierungsverfahren 'Frozen Reality' genutzt. Das Ziel war die Dokumentation der gesteigerten Schlagfestigkeit von faserverstärktem Glas (z.B. SCHOTT FORTADURTM) im Vergleich zu einlagigem Kompaktglas.
Hintergrundinformation:

In Zusammenarbeit von Wissenschaftlern der TU Chemnitz, der Bergakademie Freiberg und der TU Ilmenau werden transluzente (durchscheinende), schlagfeste Glaskomposite entwickelt. Diese kann man sich als Glasscheiben vorstellen, die durch eingelagerte Fasern eine hohe Schadenstoleranz gegenüber mechanischer Belastung aufweisen. Der typisch spröde Glasbruch wird vermieden. Solche Glaskomposite werden bereits von der Fa. SCHOTT hergestellt und unter der Bezeichnung FORTADUR
TM vertrieben. Aufgrund unterschiedlicher optischer Eigenschaften von Fasern und Glasmatrix sind diese Komposite lichtundurchlässig, haben also nicht viel mit Glas im herkömmlichen Sinne zu tun. Das Forschungsprojekt hat nun zum Ziel, faserverstärktes Glas zu entwickeln, das zumindest durchscheinend ist.
Warum der Einsatz von Frozen Reality?

Das Anliegen bestand darin, für Lehr- und Forschungszwecke das Bruchverhalten einer herkömmlichen Glasscheibe mit dem eines schlagfesten Glaskomposites zu vergleichen (Dokumentation des Schädigungsverlaufs beim Auftreffen eines beschleunigten Fallkörpers auf die Probe). Dazu schien das 'Frozen Reality'-Verfahren bestens geeignet, mit dem die Szenerie zu einem definierten Zeitpunkt (z.B. unmittelbarer Zusammenstoß von Probe und Fallkörper) aus mehreren Perspektiven aufgezeichnet werden konnte. Das Ergebnis sind sehr aufschlussreiche Bilder und Filme, von denen hier einige vorgestellt werden. Sie sollen u.a. in der universitären Ausbildung in der Fachrichtung Werkstoffwissenschaft eingesetzt werden. Ein Beispiel: Die Studenten der Werkstoffwissenschaft sollen die Möglichkeit bekommen, sich um die "eingefrorene Szenerie" ortsdynamisch und benutzerdefiniert via Quicktime Virtual-Reality herumzubewegen.

Darüber hinaus wird das Filmmaterial der Fa. SCHOTT, die bereits schlagfeste Glaskomposite herstellt, als Anschauungsmaterial und für Werbezwecke zur Verfügung gestellt.

Versuchsdurchführung

Das folgende Bild verdeutlicht den Versuchsaufbau. Aus einer Höhe von etwa 2 m fiel ein Körper (Glas- oder Kunstharzkugel bzw. Metallzylinder) auf die zu prüfende Probe (Scheiben 10 x 10 x 0,6 mm).
Um die Probe waren 7 Digitalfotokameras auf einem Halbkreis angeordnet. Die Aufnahme erfolgte mit Hilfe der patentierten 'Frozen Reality'-Aufnahmetechnik. Das Fallen der Kugel löste die Kameras alle im gleichen Moment aus - sehr präzise, denn die Aufnahmezeit betrug lediglich eine millionstel-Sekunde. Das Ergebnis waren gestochen scharfe und gut belichtete Digitalfotos, die das Bruchverhalten bis ins kleinste Detail abbildeten. Aus den Einzelbildern und der Kenntnis des gesamten Aufbaus ließen sich die 'Frozen Reality'- Kameraschwenks berechnen, die das aufgenommene Objekt von allen Seiten in einer zusammenhängenden Kamerafahrt zeigten.

Die folgende Bilderserie zeigt die aufgenommenen 7 Ultrakurzzeitbilder. Man kann feststellen, dass sich lediglich die Perspektive unterscheidet, nicht aber der Aufnahmezeitpunkt:

Um den visuellen Eindruck eines Kameraschwenks aus den Einzelbildern zu erzeugen, wurden die Bildübergänge interpoliert. Auf der Grundlage der sieben Realbilder werden etwa 80 Interpolationsbilder zwischen zwei Realbildern per Computer generiert. Dies geschieht im Moment noch manuell, wird in naher Zukunft jedoch automatisch erfolgen.
Das Ergebnis ist eine Filmsequenz, welche dem Betrachter den Eindruck vermittelt, sich um die Szenerie zu bewegen, während die Zeit stillsteht:
Animated-Gif: für die flüssigen Rund-umschwenks als *avi bitte hier klicken.
Das Bild- und Filmmaterial dieses Projektes kommt in der Lehre an der TU Ilmenau zum Einsatz. Die werkstoffwissenschaftliche Seite wurde vom Fachgebiet Glas- und Keramiktechnologie der TU Ilmenau, Fachgebietsleiter Prof. Dr. Dr. Dagmar Hülsenberg, betreut. Für die medientechnischen Aspekte war der 'Frozen Reality'-Verfahrensentwickler Florian Maier verantwortlich.

Ein Fernsehbeitrag in der Sendung "nano" (3SAT) zu diesem Thema kann unter folgendem Link betrachtet werden.
Zur Bildergalerie von den Bruchversuchen:
Seite 1 2 3 4