Vortrag Akustische Detektion der Aktivitäten holzzerstörender Insekten am 27.09.2023 auf der Fachtagung des HSÜV im Museumsdorf Cloppenburg

Dem Holzschädling auf der Spur

Insect Activity Detection System

Akustisches Aktivitäts-Detektions-System für holzzerstörende Insekten


Erste Versuche und Beobachtungen aus der Praxis
zeigen, dass der Nachweis von kleinen Larven im Holz
mit IADS technisch möglich und dokumentierbar ist.


Einleitung

Ein Forschungsverbund unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung WKI hatte bereits über sein Forschungsprojekt „Insect Detect, Detektion aktiver Schadinsekten im Holzhandel“ in verschiedenen Fachzeitungen und in DpS-Online 29.07.2022 berichtet (siehe https://schaedlings.net/fachwissen/newsletter-artikel/abgehorcht-knabbert-da-wer/). Mit Hilfe eines mobilen Messgeräts mit Sensor und entsprechender Software wurde nachgewiesen, dass die Körperschallemission aktiver Insektenlarven visualisierbar gemacht werden kann (Becker et al. 2020). In der Vergangenheit wurde bereits mehrfach versucht, die Geräusche von fressenden Larven im Holz zu detektieren. Die Pionierarbeit leistete Pallaske (1984). Schon länger im praktischen Einsatz ist der „Wood Worm Detector“ (Creemers 2012, 2015) Neben einem sogenannten „Bajuphon“ (mündl. Hinweis Plarre 2022) gab es weitere unterschiedliche Geräte, mit denen die Fraßgeräusche am Holz akustisch verstärkt wurden. Bei Larven vom Hausbock, die man teilweise schon ohne technische Hilfe hören kann, kann das funktionieren, bisher fehlte jedoch eine Technik zum Nachweis der teilweise nur wenige Millimeter großen Larven, wie z.B. Anobium punctatum oder Lyctus brunneus, im Holz. Deren Geräusche können nicht als Luftschall wahrgenommen, jedoch mit einem „elektronischen Stethoskop“ auch über längere Messzeitintervalle (Minuten bis Tage) registriert werden. Neben einem stationären Gerät für das Labor, liefert eine mobile Version auch gleichwertige Ergebnisse.

Überblick zur Technik

Foto 2 Laborversuche in Braunschweig im Fraunhofer-Institut für Holzforschung WKI

Die Schallemissionsanalyse ist eine vielfach anwendbare akustische Mess- und Prüftechnik, bei der Körperschall in einem Frequenzbereich von 20.000 Hz bis 2.000.000 Hz gemessen und am Computer visuell dargestellt wird. Fressende Larven durchtrennen unter Spannung stehende Holzfasern. Dabei entstehen hochfrequente Schallimpulse, die im genannten Frequenzbereich nicht vom Menschen gehört, aber gut und störungsfrei gemessen werden können, weil Störgeräusche (Sprache, Maschinen) meist niederfrequenter sind. Über einen speziellen Schallemissionssensor wird der Körperschall am Holz gemessen, wobei die Fraßgeräusche der Schadinsekten als kleine Punkte (sog. Hits) in einer Zeit-Intensitäts-Grafik dargestellt werden (Foto 1). Kriterium für Larvenaktivitäten ist jeweils die Impulsrate, wenn diese z.B. (je nach eingestellter Empfindlichkeit) einen Wert in der Größenordnung von 100 Hits/Stunde überschreitet. Die neue mobile Technik besteht grundsätzlich aus einem Mobiltelefon oder Tablet, einer kleinen Verstärkereinheit, dem Schallemissionssensor und Software. Der mit einem Kabel an das Messgerät angeschlossene Schallemissionssensor muss an das betreffende Holz angekoppelt werden. Die Ankopplung kann mit einer Klemme (Foto 2) oder Klebepads erfolgen.

Foto 1 Grafische Anzeige von Schallemissionen
(sog. Hits – rote Punkte) im Holz

Praktische Erfahrungen

Neben einem Bedarf für den Holzhandel stellte sich für die Verfasser die Frage nach weiteren praxistauglichen Einsatzmöglichkeiten. Hauptaugenmerk wurde auf Beurteilung der Befallsaktivität von holzzerstörenden Insekten in historischen Gebäuden, wie z.B. Kirchen oder Freilichtmuseen, gerichtet. Häufig stellt sich die Frage vor Ort, ob ein Holzobjekt bzw. -bauteil einen Lebendbefall aufweist und dieser bekämpft werden muss oder ob eine Bekämpfungsmaßnahme (z.B. Begasung, feuchtegeregelte Warmluft oder Heißluft) erfolgreich war.

Vorversuche im Labor der Fa. Vallen Systeme in Wolfratshausen

An unterschiedlichen Probehölzern aus der Praxis und vom Labor (MPA Eberswalde), die nachweislich Lebendbefall mit Splintholzkäfer- und Hausbocklarven aufwiesen, wurde die Funktionsweise und Handhabung der mobilen Technik getestet (Foto 3).

Vorversuche im Labor des Fraunhofer WKI in Braunschweig

Über die Deutsche Holzschutztagung 2022 in Dresden entstand der Kontakt zu Dr. Plinke vom Fraunhofer-Institut für Holzforschung WKI in Braunschweig. Hier konnten im August 2022 die Ergebnisse des Forschungsprojektes „Insect Detect“ und die bisherigen praktischen Erfahrungen vor Ort diskutiert und überprüft werden. Das Messverfahren wurde u.a. an befallenen Kanthözern verifiziert, indem die abschnittsweise gemessenen Impulsraten mit den nach Auftrennen der Balkenabschnitte vorgefundenen lebenden Larven verglichen wurden (Creemers et al. 2021).

Foto 3 Versuch im Labor mit Larven von Splintholzkäfern und Hausbock mittels IADS (Insect Activity Detection System)
Foto 4 Praxisversuch am Holz in Kirche Ohlstadt

Fallbeispiel 2022 in Kirche Ohlstadt

Durch die Sachverständigentätigkeit der Verfasser konnte ein geeignetes Objekt in Ohlstadt (Oberbayern) für die praktischen Versuche gefunden werden. In der Pfarrkirche war ein Befall mit dem Gemeinen Nagekäfer bereits durch vorheriges visuelles Monitoring bekannt. Betroffen waren mehrere Objekte, wie Gestühl, Hochaltar, Antritte, Treppe und Skulpturen. Zum Testen wurden mit dem Messsystem IADS (Insect Activity Detection System) an 3 Stellen mit Ausfluglöchern der Nagekäfer ausgewählt und insgesamt 5 Messungen durchgeführt (Foto 4). Die Auswertung der praktischen Untersuchung ergab einen eindeutigen Nachweis von Lebendbefall an 4 der 5 überprüften Stellen. (siehe Tabelle 1).

Messung Nr.OrtBeschreibungErgebnis der Überprüfung
1Antritt Hochaltar SetzstufeBefall bekanntBefall nachgewiesen
2Antritt Hochaltar SetzstufeBefall bekanntBefall nachgewiesen
3Antritt Hochaltar SetzstufeBefall bekanntBefall nachgewiesen
4Skulptur ChorraumBefall fraglichKein Befall nachweisbar
5Gestühl Seitenwange EmporeBefall fraglich/unwahrscheinlichBefall nachgewiesen
Tabelle 1 Auswertung der Untersuchung

Horizontal scrollbar

Zusammenfassung

Die Schallemissionsmessung zur Detektion von holzzerstörenden Insekten ist technisch möglich und in der Praxis anwendbar. Die grafische Darstellung am Computer oder mobilem Endgerät ermöglicht einen unkomplizierten Nachweis und die Dokumentation von Larvenaktivität im Holz innerhalb von wenigen Minuten.

Die bisherigen praktischen Erfahrungen haben gezeigt, dass die beschriebene Technik für den Spezialisten ein zusätzliches Hilfsmittel bei der Beurteilung von Schädlingsaktivität sein kann, jedoch kein Gerät für den „Handwerker oder Endverbraucher“ zu erwarten ist. Grundlegende Kenntnisse und Erfahrungen mit der Lebensweise von holzzerstörenden Insekten und ausreichendes technisches Verständnis sind Voraussetzungen für die Anwendung und Auswertung mit Hilfe der Software.

Ausblick

Durch weitere wissenschaftliche Forschung und praktische Anwendung kann Schallemission zur Detektion von Larvenaktivität ein wichtiges Standardwerkzeug in der Sachverständigentätigkeit werden.

Mögliche weitere Anwendungsgebiete könnten der Nachweis von lebenden Splintholzkäferlarven in Parkettböden oder musealen Kunstwerken, Trockenholztermiten in Kunstgegenständen oder auch aktive Brotkäferlarven in historischen Büchern sein.

Fortbildung

TerminOrtVeranstalter / ThemaReferent/inDetails
21. April 202384427 Sankt Wolfgang Kirchstettmonumentconsult / Denkmaltagung / Vorstellung der Technik auf expert-lounge Gerd Wapler, Stephan BieblHomepage
27. und 28. September 2023Museumsdorf CloppenburgHSÜV / Holzschutz in der Denkmalpflege
Akustische Detektion der Aktivitäten holzzerstörender Insekten
Stephan BieblHomepage

Horizontal scrollbar

Ansprechpartner für IADS

Stephan Biebl Dipl.-Ing. (FH) Ingenieurbüro für Holzschutz

Gerd Wapler (B.Eng.) monumentconsult – Sachverständigenbüro für historische Bausubstanz

Danksagung

Frau Dr. Fennert (MPA Eberswalde), Herr Dr. Plinke (Fraunhofer WKI Braunschweig), Firma Vallen Systeme GmbH in Wolfratshausen und Holzschutzsachverständigen-Kollegen.

Literaturquellen und zusätzliche Fachliteratur  

Becker, M, Berger, B, König, S, Taddei, A, Hoppe, B, Plinke, B (2020): Innovative Diagnosemethoden zum Nachweis holzzerstörender Insekten. In: Journal für Kulturpflanzen 72(8), 453-465

Biebl S. und Wapler G. (2023) Dem Holzwurm auf der Spur. Akustische Aktivitäts-Detektion von holzzerstörenden Insekten. Der praktische Schädlingsbekämpfer, Ausgabe 1, S. 16-17

Creemers, J. (2012): Holzwurm aktiv … oder nicht? In: Holz-Zentralblatt  (2012)39, S. 993

Creemers, J G M (2015): Use of Acoustic Emission (AE) to Detect Activity of Common European Dry-Woodboring Insects: Practical Considerations. Int. Symp. Non-Destructive Testing in Civil Engineering (NDT-CE), Berlin, Germany, 573-580.

Creemers, J., Plinke, B. und Noldt, U. (2021): Comparison of AE-apparatus for detection of activity of Old house borer larvae, including reality check. In: International Research Group on Wood Protection – IRG52 Webinar. Online, 1.-2.11.2021.

Pallaske, M. (1984): Aktivität, Orientierung und Fraßverhalten der Larven des Hausbockkäfers Hylotrupes bajulus L. im Holz. Dissertation. Ulm: Universität Ulm, Abteilung für Ökologie und Morphologie der Tiere, 1984

Plinke, B. (2021): InsectDetect : Detektion aktiver Schadinsekten im Holzhandel.  Schlussbericht 22WK412101. Braunschweig: Fraunhofer WKI, 2021; https://www.fnr.de/ftp/pdf/berichte/22WK412101.pdf

Weitere Fachliteratur unter https://museumsschaedlinge.de/untersuchung-mit-hilfsmitteln/ Zugriff am 19.03.2023

Stephan Biebl

Dipl.Ing. (FH) Holztechnik
Mariabrunnweg 15
D-83671 Benediktbeuern

Telefon 08857 – 69 70 40
Fax 08857 – 69 70 41
info [at] insectactivitydetectionsystem [dot] de

Copyright © 2023   Insect Activity Detection System