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 Projekt CeGlaFlex: Hauchdünne, bruchsichere und biegsame Keramik und Gläser
24.04.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Löschbare Tinte für den 3-D-Druck
24.04.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie