Institut für Kunststofftechnik

Zerstörungsfreie Prüfung

Die zerstörungsfreie Prüfung beschäftigt sich mit der Charakterisierung von Schäden in Kunststoffen und Faserkunststoffverbunden und anderen Werkstoffen.

Kontaktultraschallprüfung

Mit diesem Prüfverfahren lassen sich Materialfehler im Bauteil (z. B. Lunker) und an der Oberfläche (z. B. Risse) mittels Ultraschall ermitteln. Die Bestimmung der longitudinalen und transversalen Schallgeschwindigkeit ist mit diesem Verfahren ebenfalls möglich. Die zu untersuchenden Bauteile können auch im eingebauten Zustand untersucht werden. Für die Prüfung diverser Werkstoffe und Werkstoffkombinationen steht eine Vielzahl an Prüfköpfen mit unterschiedlichen Frequenzen und Dimensionen zur Verfügung.

Phased-Array Ultraschallprüfung

Bei der Prüfung mit Phased Array Ultraschall wird das gleiche Prinzip wie bei der Kontaktultraschallprüfung angewendet. Allerdings kann durch den geschickten Einsatz mehrerer kleiner Ultraschallelemente der Schallstrahl im Bauteil fokussiert oder geschwenkt werden. Dies ermöglicht die Durchführung einer 3D-Topografie des Bauteils mit Kontaktultraschall. Somit können auch stark schallschwächende Werkstoffe zuverlässig auf verborgene Defekte untersucht werden. Am IKT stehen unterschiedlichste Mehrkanalprüfköpfe zur Verfügung (z. B. Matrix- und Linearprüfköpfe).

Luftultraschallprüfung

Dieses Ultraschall-Prüfverfahren arbeitet ohne den Einsatz eines Koppelmittels und ist somit zur Prüfung empfindlicher Bauteile bestens geeignet. Durch die Verwendung von speziell angepassten Prüfköpfen mit niedriger Frequenz in Schrägdurchschallung können somit insbesondere Faserkunststoffverbunde auf Defekte geprüft werden. Der Einsatz von geführten Wellen erlaubt zudem die Prüfung von nur einer Seite, was bisher bei Luftultraschall nicht möglich war. Mit diesem Verfahren können sowohl Defekte im Volumen (z. B. Delaminationen oder Einschlüsse), als auch diverse mechanischen Eigenschaften (z.B. Steifigkeit) qualitativ zerstörungsfrei bestimmt werden.

Thermografieuntersuchungen

Mit dieser Prüfmethode werden Fehlstellen in Werkstücken erkannt, die unterhalb der Oberfläche liegen. Aufgedeckt werden diese, in dem man den Wärmefluss im Inneren des Prüflings thermografisch aus der Oberflächentemperatur ableitet. Vorteile des Verfahrens sind das bildgebende Funktionsprinzip, die einfache Automatisierbarkeit und die hohe Prüfgeschwindigkeit, da große Flächen geprüft werden können. Als Anregungsquellen kommen die Erwärmung mittels Licht (Halogen oder Laser), mittels Ultraschallschwingung sowie mittels Induktion oder Heißluft infrage. Nach dem Prinzip der Photothermik ist die optische Erzeugung thermischer Wellen auch geeignet, um quantitativ Schichtdicken zu messen.

Röntgenprüfung und CT

Röntgenprüfung und Röntgen-CT bilden die innere Struktur eines Bauteils ab. Dabei werden Werkstoffe mit unterschiedlichen Dichten und Kernladungszahlen besonders gut unterschieden. Außerdem können Fremdeinschlüsse oder Poren und andere Hohlräume leicht erkannt und lokalisiert werden. Das CT-Gerät des IKT kann Objekte bis 30 mm x 30 mm x 30 mm Größe abbilden.

Shearografie

Die Shearografie ist ein berührungsloses Prüfverfahren für die schnelle Identifikation von Fehlstellen in Strukturen und Komponenten aus FKV aber auch in konventionellen Materialien. Bei Belastung eines Objekts durch eine externe Kraft kommt es neben einer Vollkörperverformung auch zu geringfügigen, inhomogenen Verformungen an Bauteildefekten. Obwohl diese im Bereich weniger Nanometer liegen, können sie mit dieser speckle-interferometrischen Methode visualisiert werden.

Prüfnormen:

  • DIN 54180-1:1997-01
  • DIN 54180-2:1997-01

Wirbelstromprüfung

Die Prüfung mit Wirbelstrom in vollautomatisierten Fertigungsprozessen kann ausschließlich an elektrisch leitenden Materialien, z.B. an kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffen, durchgeführt werden. Hierbei wird durch eine Sendespule ein primäres Magnetfeld erzeugt. Dieses induziert Wirbelströme im Bauteil, welche durch Defekte im Objekt beeinflusst werden und ihrerseits ein sekundäres, entgegengerichtetes Magnetfeld hervorrufen. Durch eine Empfangsspule kann das resultierende Magnetfeld detektiert werden, wodurch Rückschlüsse auf Werkstofffehler, Gefügeveränderungen und Eigenspannungsentwicklung gezogen werden kann.

Prüfnormen:

  • ISO 15549:2008

Laser-Scanning-Mikroskopie (LSM)

Mithilfe eines LSM können dreidimensionale Oberflächentopografien mit hohen Auflösungen erstellt werden. Hierbei wird das jeweilige Präparat durch einen Laserspot punktweise abgerastert. Eine als Raumfilter wirkende Lochblende ermöglicht die Abbildung eines einzelnen Schnittes durch das Objekt. Durch die Überlagerung der Schnittbilder entsteht schließlich ein dreidimensionales Bild der Objektoberfläche. Auf diese Weise können auch Rauheitsmessungen von Oberflächen durchgeführt werden.

Prüfnormen:

  • EN ISO 25178

Elektronische-Speckle-Pattern-Interferometrie (ESPI)

Bei der ESPI handelt es sich, ähnlich wie bei der Shearografie, um ein speckle-interferometrisches, berührungsloses Prüfverfahren für die Detektion von Fehlstellen und Materialinhomogenitäten in Bauteilen. Im Gegensatz zur Shearografie wird hierbei jedoch die Verformung des Objektes durch Linien gleicher Höhe dargestellt. Auf diese Weise können Verformungen senkrecht aber auch tangential zur Objektoberfläche visualisiert werden.

3D-Oberflächenanalyse

Für die Messung der Oberflächentopografie auch großflächiger Bauteile (bis zu 30 cm x 30 cm) steht ein FRT-Oberflächenmessgerät mit einer lateralen Auflösung in der Bildebene von 2 μm und einer Auflösung von max. 3 nm in Tiefenrichtung zur Verfügung. Die Charakterisierung der Prüfkörperoberfläche erfolgt durch Weißlicht, welches durch eine Linse mit großer chromatischer Aberration auf den Prüfkörper fokussiert wird. Das Licht wird somit spektral in Tiefenrichtung aufgefächert. Die von der Prüfkörperoberfläche reflektierte wellenlängenabhängige Intensität wird durch die gleiche Optik auf ein Glasfaserkabel fokussiert und in ein Spektrometer geleitet. Aus der dort ermittelten Wellenlänge kann mithilfe einer Korrelationsfunktion auf die Fokuslage geschlossen werden, anhand derer die Position der Prüfkörperoberfläche bestimmt wird.

Ansprechpartner für zerstörungsfreie Prüfung

Dieses Bild zeigt Gauler
Dipl.-Ing. (FH)

Elisabeth Gauler

Leiterin Ingenieur- und Prüfdienstleistungen

Dieses Bild zeigt Müller
 

Steffi Müller

Stellv. Leiterin Ingenieur- und Prüfdienstleistungen

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