Qualitätskontrolle für CFK-Bauteile

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Kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK) sind aus der modernen Gesellschaft nicht mehr wegzudenken. Angetrieben vom Gedanken des Leichtbaus, welcher das Ziel hat, das Gewicht tragender Konstruktionen zu reduzieren, haben diese CFK-Verbundwerkstoffe nach und nach metallische Komponenten im Automobil- sowie im Flugzeugbau ersetzt bzw. sind mit den Metallen zu neuen, hybriden Bauteilen verschmolzen. Besonders die Zugfestigkeit dieser Bauteile wird durch die teilweise mehrschichtigen Lagen an extrem harten Kohlefaserbündeln verstärkt, die je nach Bauteil in eine Plastik- oder Harzmatrix eingebettet sind. Die Auslegung und die Qualitätsprüfung von CFK-Bauteilen erfordern an den Werkstoff angepasste Verfahren. Besonders den zerstörungsfreien Prüfmethoden kommt hierbei eine zentrale Rolle zu. Ultraschall, Thermographie und auch die Computertomographie zählen heute zu fest etablierten Verfahren in der CFK-Branche und werden dort weiter entwickelt. Mit ihnen werden die Richtungen von Faserlagen dreidimensional analysiert sowie Poren und Delaminationen aufgespürt und die Folgen von Kerbschlagschäden auf der Mikrometerskala untersucht.

Zu den wichtigsten aktuellen Entwicklungen im Bereich der Computertomographie (CT) zählen:

die hochauflösende Mikro- und Nano-CT sowie deren Einsatz zur Messung kleiner Ausschnittsbilder (ROI = Region of Interest) in Bauteilen schwer zugänglicher Geometrien,

die Talbot-Interferometrie und speziell der damit erzielte faser-orientierungsabhängige Kontrast im Dunkelfeldbild (Darkfield), der wiederum zur Rekonstruktion der sogenannten Tensor-Tomographie (Volumenbild der Faserhauptrichtung) genutzt wird,

die hocheffizienten Bildverarbeitungsalgorithmen zur computergestützten Analyse der gemessenen 3D-Daten von CFK-Bauteilen.

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