Qualitätssicherung durch den kombinierten Einsatz aktiver Thermographie und digitaler Shearographie

Die Verfügbarkeit hochzuverlässiger Prüfmethoden zur Qualitätssicherung ist insbesondere im Bereich des Leichtbaus eine elementare Forderung. Neuartige ambitionierte Verbundsysteme lassen erhöhte Anforderungen an die Prüftechnologie entstehen, denen die beiden Prüfmethoden Thermographie und Shearographie nach dem Stand der Technik am ehesten genügen. Bei komplexeren Fragestellungen stößt jedoch jedes Verfahren für sich an seine individuellen Grenzen einhergehend mit unzureichenden Nachweiswahrscheinlichkeiten und Fehlinterpretationen. Aufgrund der Redundanz und der weitgehend komplementären Funktionsweise sowie Synergieeffekten beider Prüfverfahren zueinander liegt ein hohes Potential in der Kombination beider Methoden in einem Prüfsystem.

Thermogramm im Bereich eines Aluminiuminserts bei CFK
© Fraunhofer IPA

Thermogramm im Bereich eines Aluminiuminserts bei CFK liefert gleiche Wärmeflüsse bei haftenden und nicht haftenden Inserts

Prinzip der Thermographie
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Prinzip der Thermographie

Prinzip der Shearographie
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Prinzip der Shearographie

Die Methode der aktiven Thermographie beruht auf dem Prinzip, dass im Werkstoff bzw. Bauteil aktivierte Wärmeflüsse im Bereich von Inhomogenitäten ein singuläres, von der fehlerfreien Umgebung abweichendes Wärmefeld entwickeln, welches sich durch thermographische Methoden hochpräzise abbilden lässt. Die Methode der digitalen Shearographie nutzt den Effekt, dass mechanisch oder thermisch aktivierte Verformungen sowohl in der Ebene, als auch aus der Ebene heraus durch die Erfassung von Weglängenänderungen kohärenter elektromagnetischer Wellen zwischen einem Objekt und einem Detektor flächenhaft ermittelt werden können.

Die Kombination beider Methoden liefert somit gleichzeitig Informationen zu Wärmeflüssen und Verformungen und führt bei entsprechender Auswertung zu einem deutlich höheren Informationsgehalt. Dies geht einher mit einer deutlichen Verbesserung der Fehlerklassifikation und insbesondere der Fehlerdetektionsrate im Vergleich zu den Einzelverfahren. In vielen Fällen, bei denen ein Verfahren an seine Grenzen stößt, liefert das andere Verfahren noch sehr gute Ergebnisse und umgekehrt.

Shearogramm im Bereich eines Aluminiuminserts bei CFK
© Fraunhofer IPA

Shearogramm im Bereich eines Aluminiuminserts bei CFK liefert unterschiedliche Verformungsbilder bei haftenden und nicht haftenden Inserts