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Leichter bauen und sicher prüfen – das Fraunhofer IZFP auf der ILA in Berlin

07.09.2012
Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) ist ein Kernelement in der Luft- und Raumfahrt. Besonders im Leichtbau, dem entscheidenden Kriterium, wenn es um den Energiebedarf und damit die Kosten für den Lufttransport geht, werden neue Prüftechniken benötigt.
Das Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP entwickelt hochauflösende Prüftechnik und strukturintegrierte Sensorik für die ZfP und Strukturüberwachung verschiedenster Werkstoffe, vor allem aber auch für Faserverbundwerkstoffe und Leichtmetalle.

Die ILA Berlin-Brandenburg ist die größte Messe der Luft- und Raumfahrtindustrie in Deutschland. Vom 11. bis 16. September 2012 zeigen mehr als 1000 Aussteller aus etwa 40 Ländern ihre Produkte, Dienstleistungen und neuesten Entwicklungen aus der Luft- und Raumfahrttechnologie. Das Fraunhofer IZFP Dresden präsentiert ein Wirbelstromprüfsystem EddyCus® MPECS mini, Ultraschallprüftechnik PCUS® pro sowie CFK-Strukturen mit implementierter Elektronik.

Qualitätssicherung im Leichtbau
Das Fraunhofer IZFP mit den Institutsteilen Saarbrücken und Dresden bietet seinen Kunden Lösungen, die das ganze Potenzial des Leichtbaus erschließen. Nur fehlerfreies Material besitzt eine hohe Festigkeit bezogen auf das Gewicht. Sind Fehler nicht zu vermeiden, müssen sie frühzeitig erkannt werden. Das IZFP entwickelt Verfahren auf der Grundlage von Ultraschall, Wirbelstrom, Röntgen, Infrarot etc., für leichte Metalle wie Aluminium oder Titan ebenso wie für moderne Faserverbundwerkstoffe. Unser Service beginnt entwicklungsbegleitend, z. B. im Rahmen von systematischen Belastungstests. Er schließt Simulation und Geräteentwicklung ein und reicht bis zur Prüfdienstleistung »vor Ort«.

Wirbelstromprüfung für Kohlefaserverbundwerkstoffe
Mittels Wirbelstrom können Impactregionen in Kohlefaserverbundwerkstoffen (CFK) sichtbar gemacht und Schäden im Inneren von Faserstrukturen nachgewiesen werden. Besonders bei Rohgelegen besitzt das Wirbelstromverfahren Alleinstellungsmerkmale, weil die beim Ultraschall erforderliche Ankopplung entfällt. In Kohlefaserverbundwerkstoffe kann der Wirbelstrom zudem besonders tief eindringen, weil dieses Material gegenüber Metallen eine deutlich geringere Leitfähigkeit aufweist. Eine weitere technische Anforderung besteht in einer hohen Ortsauflösung des Verfahrens. Das vom IZFP Dresden neu entwickelte System EddyCus® verwendet deswegen richtungsabhängige Halbtransmissionssonden. Die Prüffrequenzen decken einen weiten Bereich von 100 KHz bis 100 MHz ab, so dass eine Vielzahl unterschiedlichster Fehlerarten detektiert werden kann.

CFK-Scanner
Foto: Fraunhofer IZFP Dresden


Strukturintegrierte Elektronik in CFK
Foto: Fraunhofer IZFP Dresden

Ultraschallprüftechnik PCUS pro

Das Fraunhofer IZFP Dresden entwickelt applikationsspezifische Lösungen für die Ultraschallprüfung. Die Produktpalette reicht vom einfachen Handprüfsystem bis zum Phased-Array-System für die automatisierte Prüfung. Alle PCUS® pro Geräte sind kompakt und energieeffizient. Der modulare Aufbau erlaubt die Anpassung an die jeweilige Prüfaufgabe mit geringem Entwicklungsaufwand. Die Prüfgeräte erfüllen die jeweils relevanten Teile der Ultraschallnorm DIN EN 12668.

Die PCUS-Prüftechnik ist in vielen unterschiedlichen Anwendungsbereichen einsetzbar. Mit der IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH zusammen wurde ein Verfahren entwickelt, das mittels Ultraschall-Gruppenstrahlertechnik CFK-Plattenstrukturen mit hoher Auflösung visualisiert. So können sowohl Fabrikationsfehler, wie fehlende Lagen oder falsch verarbeitete Laminat, als auch Materialschädigungen wie durch Impact-Schäden hervorgerufene Faserrisse und Delaminationen sichtbar gemacht werden.

Wenn Bauteile sensitiv werden
Im Rahmen des Spitzenclusters Cool Silicon entwickeln die Wissenschaftler unter maßgeblicher Beteiligung des Fraunhofer IZFP Dresden energieautarke und drahtlose Sensorsysteme, unter anderem für die Materialüberwachung in Umgebungen, in denen traditionelle Kontrollmethoden nicht anwendbar sind. Auf der ILA werden Spezialsensoren gezeigt, die in Flugzeugteile einlaminiert werden können. Die Anforderungen sind: energieautark, kabellos, langlebig – über 20 Jahre – und natürlich möglichst geringe Herstellungskosten. Netzwerke aus solchen Sensoren sollen zukünftig Schwingungen des jeweiligen Bauteils auswerten und so Schäden frühzeitig erkennen. Dazu enthält jeder einzelne Sensor analoge Komponenten zur Erfassung von Messwerten, digitale Prozessoren zur Informationsverarbeitung sowie eine eigene Stromversorgung und die Möglichkeit zur Datenkommunikation.

Bitte besuchen Sie uns auf dem Gemeinschaftsstand „SACHSEN!“ in Halle 3, Stand 3219.

Dr. Uwe Fiedler | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.izfp-d.fraunhofer.de/
http://www.virtualmarket.ila-berlin.de/index.php5?id=114883&fid=f51e39373971bd977bd116ff2e12452a&offset=0&highlight=Fraunhofer%20Instit

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