Lösungen für die mobile zerstörungsfreie Terahertz-Prüfung

Die meisten elektrisch nicht leitfähigen Werkstoffe wie Kunststoffe, Keramik und Schäume sind für Terahertz-Wellen transparent, wodurch Bauteile aus solchen Materialien gut für eine zerstörungsfreie Prüfung mit Terahertz geeignet sind.

Im Gegensatz zur Ultraschall-Prüfung ist bei der Terahertz-Prüfung allerdings kein Koppelmedium notwendig. Zudem ist die Terahertz-Strahlung nicht ionisierend und daher für den Menschen ungefährlich. Nach vielen Jahren der Forschung und Entwicklung steht mittlerweile eine Vielzahl von Terahertz-Produkten kommerziell zur Verfügung. Da die Terahertz-Sensoren im Allgemeinen jedoch nur punktuelle Messungen erlauben, werden diese für linien- und flächenartige Untersuchungen oftmals in einen stationären Scanner integriert. Somit ist die Anordnung meist nicht mobil und die zu untersuchenden Bauteile müssen zum Prüfsystem gebracht werden, was manchmal aufgrund der Bauteilgröße oder des stationären Einbaus nicht möglich ist.

Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, Kaiserslautern, hat daher Lösungen für die mobile zerstörungsfreie Terahertz-Prüfung entwickelt. Der Sensor wird dabei zum Bauteil gebracht und nicht umgekehrt, wodurch hinsichtlich des Orts der Messung eine höhere Flexibilität erreicht wird. Darüber hinaus lassen sie sich auch besser an die Bauteilgeometrie anpassen und sind somit flexibel hinsichtlich der Messanordnung.

Derzeit stehen zwei Geräteausführungen zur Verfügung. Der Handscanner (Bild 1) ist mit einem Encoder ausgestattet und ermöglicht so eine schnelle Messung in Richtung der Sensorbewegung. Auf diese Weise kann mittels B-Scan das Innere des untersuchten Bauteils dargestellt werden.

Sollen größere Ausschnitte untersucht werden, so bietet sich die Ausführung als kompakter Scanner (Bild 2) an, der die Fläche eines DIN A4-Blatts in weniger als einer Minute scannt. Hier sind neben den B-Scans auch C-Scan-Darstellungen möglich, die eine 3D-Darstellung erlauben. Im Bild ist die Inspektion eines Schienenfahrzeugs im Rahmen der Fahrzeugwartung zu sehen. Geprüft wird die Qualität von Verklebungen an den Außenseiten.

Mögliche Anwendungsbereiche für mobile Terahertz-Scanner liegen typischerweise in Bereichen wie Wartung, Service oder Reparatur, aber auch schwer zugängliche Bauteile können geprüft werden, wie z. B.

• Inspektion von Kunststoff- und beschichteten Metallrohren während der Produktion
• Prüfung von isolierten und speziell geschützten Rohren (z. B. für Fernwärme oder Meeresleitungen) während Produktion, Montage und Service
• Prüfung von Baugruppen aus Faserverbundwerkstoffen wie Radome oder Zuganbauteile während Produktion, Service und Reparatur

Im Prinzip werden alle Bereiche angesprochen, in denen nichtmetallische Werkstoffe verarbeitet werden, insbesondere Hersteller und Verarbeiter von Kunststoff, Faserverbund und Keramik in Branchen wie Automobil, Schienenfahrzeuge oder Rohrhersteller und auch Service-Dienstleister.