Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Blitzschnelle Werkstoffprüfung mit Ultraschall

01.04.2011
In der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung hat sich Ultraschall seit Jahren bewährt. Allerdings erfordern moderne Produktionsbedingungen optimierte Testmethoden. Nun haben Fraunhofer-Forscher ein neues, aussagekräftigeres Verfahren mit einer bis zu hundertfach erhöhten Prüfrate entwickelt.

Werdende Mütter sind mit der Prozedur vertraut: Der Arzt untersucht sie mit einem Ultraschallgerät, auf dem Bildschirm erscheinen lebensechte Bilder des Fötus. Was in der Medizin seit Jahren gang und gäbe ist, wurde bisher bei der Werkstoffprüfung nur in relativ einfacher Form angewandt.


Mit einem neuen Ultraschallverfahren lassen sich Materialfehler im Werkstoff dreidimensional darstellen. (© Fraunhofer IZFP)

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP in Saarbrücken haben nun das konventionelle Echolot-Verfahren – eine einfache Ultraschallmethode – umgekrempelt und mit innovativer Software die Erzeugung dreidimensionaler Bilder erreicht; gleichzeitig haben sie die Prüfrate auf das Hundertfache erhöhen können.

Zuverlässige Prüfverfahren sind in vielen Bereichen der Qualitätssicherung oder Produktion des Bauwesens nötig: Egal, ob Pipelines, Eisenbahnräder, Kraftwerkkomponenten, Brückenpfeiler oder auch tausendfach gefertigte Massenteile, man muss sicherstellen, dass sich in ihrem Inneren keine Risse oder Fehlstellen befinden. Bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung hat sich Ultraschall seit vielen Jahren bewährt. Mit einem Prüfkopf strahlt man ihn ins Werkstück hinein, und aus der Laufzeit der zurückreflektierten Signale lässt sich erkennen, wo sich Materialfehler befinden. Werkstücke auf diese Weise abzutasten ist relativ langwierig, da man in einem Prüftakt immer nur einen Einschallwinkel erfasst und die Bilder anschließend daraus zusammensetzt.

3-D-Bilder stellen Materialfehler dar

Soll die Ultraschallprüfung jedoch in die laufende Produktion integriert oder bei großen Komponenten angewendet werden, ist dieses Vorgehen zu langsam. Dr.-Ing. Andrey Bulavinov und sein Team am IZFP haben deshalb eine neue Methode entwickelt, die bis zu 100-mal schneller ist. »Wir arbeiten nicht mehr mit dem Verfahren des Echolot, das ein Schallfeld in eine bestimmte Richtung einstrahlt, sondern erzeugen mit dem Prüfkopf – Experten nennen ihn Phased Array – eine defokussierte, nicht gerichtete Welle, die das Material durchdringt«, erklärt der Ingenieur. »Dann kommen aus allen Richtungen Signale zurück, und der Rechner rekonstruiert aus diesen das Bild.« Ähnlich wie das bei seismischen Untersuchungen im Erduntergrund geschieht, analysiert er dabei die physikalischen Veränderungen, die die Welle im Werkstoff erfährt – also Beugung und Überlagerung – und ermittelt daraus die Verhältnisse im Inneren des Materials. »Wir folgen dem Schallfeld«, sagt Bulavinov, »und berechnen so die Eigenschaften des Werkstücks.« Ähnlich wie in der medizinischen Computertomographie entstehen am Ende dreidimensionale Bilder des untersuchten Objekts, auf denen eventuelle Fehlstellen leicht erkennbar sind. Das Verblüffende an diesem Verfahren: Ein Riss ist auch zu sehen, wenn er gar nicht direkt angeschallt wird.

Leichtbauwerkstoffe im Visier

Die Firma I-Deal Technologies, eine Ausgründung des IZFP, vermarktet Prüfsysteme, die auf diesem Prinzip beruhen. »Das Verfahren ist praktisch für alle Materialien der Luft- und Raumfahrt- sowie der Automobilindustrie geeignet, insbesondere auch für Leichtbauwerkstoffe«, betont Geschäftsführer Bulavinov. »Sogar für austenitische Stähle, eine Stahlsorte, die mit den konventionellen Ultraschallmethoden nur sehr eingeschränkt geprüft werden konnte, ist unser Verfahren geeignet.« Die Entwickler bieten bei Bedarf zudem eine vollautomatische quantitative Auswertung der Ultraschallprüfergebnisse an. Das IZFP demonstriert das Verfahren auch auf der Fachmesse für Qualitätssicherung Control 2011 vom 3. bis 6. Mai in Stuttgart (Halle 1, Stand 1502).

Dr.-Ing. Andrey Bulavinov | Fraunhofer Mediendienst
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/presse/presseinformationen/2010-2011/16/blitzschnelle-werkstoffpruefung-mit-ultraschall.jsp

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Bioverfahrenstechnik - Mit Kugeln optimal messen
01.12.2017 | Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme

nachricht Neues Verfahren für zukünftige Batterien
29.11.2017 | Hochschule Aalen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Im Focus: Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten

Mit neuartigen Experimenten enträtseln Forscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und der Technischen Universität Hamburg, warum winzige Metallstrukturen extrem fest sind

Ultraleichte und zugleich extrem feste Werkstoffe – poröse Nanomaterialien aus Metall versprechen hochinteressante Anwendungen unter anderem für künftige...

Im Focus: Geburtshelfer und Wegweiser für Photonen

Gezielt Photonen erzeugen und ihren Weg kontrollieren: Das sollte mit einem neuen Design gelingen, das Würzburger Physiker für optische Antennen erarbeitet haben.

Atome und Moleküle können dazu gebracht werden, Lichtteilchen (Photonen) auszusenden. Dieser Vorgang verläuft aber ohne äußeren Eingriff ineffizient und...

Im Focus: Towards data storage at the single molecule level

The miniaturization of the current technology of storage media is hindered by fundamental limits of quantum mechanics. A new approach consists in using so-called spin-crossover molecules as the smallest possible storage unit. Similar to normal hard drives, these special molecules can save information via their magnetic state. A research team from Kiel University has now managed to successfully place a new class of spin-crossover molecules onto a surface and to improve the molecule’s storage capacity. The storage density of conventional hard drives could therefore theoretically be increased by more than one hundred fold. The study has been published in the scientific journal Nano Letters.

Over the past few years, the building blocks of storage media have gotten ever smaller. But further miniaturization of the current technology is hindered by...

Im Focus: Successful Mechanical Testing of Nanowires

With innovative experiments, researchers at the Helmholtz-Zentrums Geesthacht and the Technical University Hamburg unravel why tiny metallic structures are extremely strong

Light-weight and simultaneously strong – porous metallic nanomaterials promise interesting applications as, for instance, for future aeroplanes with enhanced...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Papstar entscheidet sich für tisoware

08.12.2017 | Unternehmensmeldung

Natürliches Radongas – zweithäufigste Ursache für Lungenkrebs

08.12.2017 | Unternehmensmeldung

„Spionieren“ der versteckten Geometrie komplexer Netzwerke mit Hilfe von Maschinenintelligenz

08.12.2017 | Biowissenschaften Chemie