Fraunhofer-GesellschaftUltraschall-Tomographie zur Prüfung moderner Leichtbauwerkstoffe
Die zerstörungsfreie Prüfung mit Ultraschall ist ein etabliertes Prüfverfahren in der Qualitätsprüfung. Insbesondere Werkstücke mit einer ausgeprägten Materialstruktur, wie moderne Hightech-Materialien, stellen eine Herausforderung für die Ultrachall-Prüfung dar, da die Strukturen die Richtungsabhängigkeit der akustischen Eigenschaften beeinflussen können. Dieses Problem wird durch das vom Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP Saarbrücken entwickelte Mehrkanalkonzept für die Ultraschall-Tomographie gelöst.
Innovatives Mehrkanalkonzept zur Problemlösung
Das Mehrkanalkonzept wird als »getakteter Gruppenstrahler« (»Sampling Phased Array«) bezeichnet. Hierbei werden ein oder mehrere Gruppenstrahlerelemente nacheinander angeregt (»durchgetaktet«), wobei ein oder mehrere Gruppenstrahlerelemente die Ultraschallechosignale aufnehmen. Anhand dieser Informationen können die Ultraschallsignale für beliebige Einschallwinkel und Fokustiefen bzw. vollständige Sektorbilder mittels spezieller Rekonstruktionsalgorithmen berechnet werden.
Vorteile der Ultraschall-Tomographie
Mit diesem neuen »getakteten« Prinzip ist eine Bildgebung mit Ultraschall-Tomographie in zwei und drei Dimensionen auch bei hoher Prüfgeschwindigkeit möglich. Es bietet eine wesentlich höhere Nachweisgarantie von Fehlstellen und eine quantitative Auswertung der Ultraschallprüfergebnisse.
Einsatz für den Leichtbau
Moderne Leichtbauwerkstoffe wie akustisch anisotrope Faserverbundwerkstoffe (CFK-Kompositwerkstoffe) können geprüft werden, sodass sie auch für sicherheitstechnisch relevante Anwendungen eingesetzt werden können. Dies geschieht mit einer einfachen und kostengünstigen Elektronik, bei der die integrierten Rechnerstrukturen der Signalverarbeitung die Bildgebung ermöglichen.
Beispiel Leichtbau: CFK-Kompositwerkstoffe
Die CFK-Kompositwerkstoffe finden aufgrund ihrer außerordentlichen mechanischen Eigenschaften immer weitere Verbreitung als primäre Strukturkomponenten in der Luftfahrt sowie in anderen Industriebranchen. Die zerstörungsfreie Prüfung dieser Materialien spielt daher eine wichtige Rolle bei der Qualitätssicherung von Komponenten und Bauteilen, sowohl in der Produktion als auch im Betrieb. Von besonderer Bedeutung sind die bildgebenden Prüfverfahren, bei denen die Prüfergebnisse einer schnellen automatischen Auswertung unterzogen werden können.
