Prüfung von Faserverbundbauteilen mit Röntgen-Computertomographie

Leitfaden zur industriellen Röntgentechnik
(Fraunhofer Vision Leitfaden-Reihe Band 15)

Beitrag 26: Prüfung von Faserverbundbauteilen mit Röntgen-Computertomographie

Autoren: Ira Effenberger und Andreas Frommknecht, Fraunhofer IPA

CFK Rohr-Porosität
© Fraunhofer IPA

Schnitt durch die analysierten CT-Daten mit markierten Poren

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Der Einsatz von Faserverbundkunststoffen (FVK) in der Industrie hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Denn kohlefaserverstärkte (CFK) und glasfaserverstärkte (GFK) Kunststoffe zeichnen sich durch eine hohe Steifigkeit und Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht aus. Ein Großteil der Anwendungen dieser Materialien befindet sich seit einigen Jahren im Luftfahrtbereich. Aber auch im Automobilsektor setzen sich Faserverbundmaterialien immer stärker durch.

Der BMW i3, dessen komplette Fahrgastzelle aus CFK besteht, zeigt deutlich, dass diese Materialien nun auch den Consumerbereich erreicht haben. Weitere Anwendungen liegen beispielsweise im Bereich der Windenergie sowie im Sport- und Freizeitsektor.
Gerade der Einsatz von FVK in sicherheitskritischen Bereichen erfordert eine zuverlässige und zerstörungsfreie Mess- und Prüftechnik. Viele typische Fehler wie Delaminationen, Poren, Trockenstellen, Ondulationen oder Faserbrüche durch Impactschäden sind von außen nicht erkennbar. Mithilfe der Röntgen-Computertomographie (CT) ist man in der Lage, alle inneren Strukturen und Fehler zu erfassen und darzustellen.

Die CT ermöglicht somit sowohl die Detektion von Fehlern als auch deren präzise Lokalisation im Bauteil. Durch intelligente und automatisierte Algorithmen wird die Auswertung der CT-Daten erheblich erleichtert und es können quantitative Ergebnisse, die über die visuelle Kontrolle hinausgehen, erzeugt werden. Zur Auswertung der CT-Volumendaten von Faserverbundbauteilen werden speziell angepasste Analysemethoden mit 3D-Algorithmen vorgestellt, die zur Fehlerdetektion, Faserrichtungsbestimmung und Porositätsanalyse verwendet werden.

 

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