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01.04.2014 | Werkstofftechnik | Schwerpunkt | Online-Artikel

Schnelle Werkstoffprüfung in 3D

verfasst von: Dieter Beste

1:30 Min. Lesedauer

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In der Bauteileprüfung ist Ultraschall eine bewährte Technologie – doch die Auswertung ist bislang ziemlich aufwendig. Forscher stellen nun auf der Hannover-Messe ein optimiertes Verfahren vor: Es erlaubt eine schnelle und zuverlässige Materialprüfung anhand von 3D-Aufnahmen.

Forscher aus Wirtschaft und Wissenschaft präsentieren alljährlich ihre neuen Lösungen und Verfahren in der Halle 2 der Hannover-Messe. Mit dabei sind auch in diesem Jahr mehrere Institute der Fraunhofer-Gesellschaft; Mitarbeiter des Instituts für Zerstörungsfreie Prüfverfahren (IZFP) in Saarbrücken haben angekündigt, anhand eines Exponats die robotergestützte Ultraschall-Prüfung mit integrierter 3D-Rekonstruktion des Bauteilvolumens von CFK-Komponenten zu demonstrieren.

In der Industrie wird Ultraschall zur Bauteileprüfung eingesetzt, um winzigste Risse oder Materialfehler aufzuspüren, die äußerlich nicht sichtbar sind. Bislang muss dazu ein Mitarbeiter den Prüfkopf am Bauteil entlangführen. In der Prüfanzeige werden die reflektierten Signale als Kurven dargestellt. Zusätzlich lassen sich einfache Schnittbilder des zu untersuchenden Bereichs erzeugen. Anhand dieser Informationen können erfahrene Prüfer Materialfehler erkennen. Der Prüfer muss quasi im Kopf ein räumliches Bild zusammensetzen – eine zeitintensive Prozedur.

Innovative Anwendung der Phased Array-Technologie

Künftig soll das einfacher und schneller gehen: Forschern des IZFP ist es gelungen, aus den Prüfsignalen hochaufgelöste 3D-Bilder zu erzeugen, ähnlich wie in der medizinischen Ultraschall-Tomographie. „Auf diesen Bildern sind Materialfehler, ihre Größe und ihre genaue Lage zu erkennen“, so Prof. Hans-Georg Herrmann vom Fraunhofer IZFP.

Die Entwicklung knüpft an die Phased Array-Technologie an: Dabei sind mehrere Einzelschwinger-Prüfköpfe linien- oder flächenförmig nebeneinander angeordnet. Die Ultraschallwellen durchdringen das Material also nicht nur punktuell, sondern großflächig. Die Weiterentwicklung besteht darin, dass jeder Schwinger einzeln angesteuert werden kann. Auf diese Weise wird es möglich, sich auf jeden Punkt im Prüfbereich gleichzeitig zu fokussieren. Parallel dazu generiert ein am Fraunhofer IZFP entwickelter Algorithmus aus den vielen Einzelsignalen eine 3D-Ansicht am PC.

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