Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Strahlender Durchblick: Computertomograph analysiert Schäden in Werkstoffen unter Last

11.10.2017

Unterschiedlichste Materialien zerstörungsfrei prüfen zu können, ist für Industrie und Wissenschaft in vielen Bereichen essentiell. Das Fraunhofer LBF hat jetzt eine neue Methode entwickelt, die erstmals die mechanische Prüfung eines Bauteils unter realistischen Belastungen mit einer radiologischen Durchstrahlungsprüfung kombiniert. Die Methode dient dazu, Materialien zu charakterisieren, und sie erleichtert die Beurteilung von Einschlüssen oder Schädigungen im Werkstoff bezüglich deren Einflusses auf die Festigkeit und Lebensdauer. Damit erhalten Materialentwickler und Hersteller wichtige Informationen zum besseren Verständnis von Materialverhalten und Materialcharakterisierung.

„Zu verstehen, wie Schäden im Material eines Bauteils entstehen, während es realistischen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist, gehört zu den wesentlichen Fragen in der Materialwissenschaft und war bisher so nicht möglich“, betont Oliver Schwarzhaupt, Wissenschaftlicher Mitarbeiter Funktionsintegrierter Leichtbau am Fraunhofer LBF.


Mit einer neu entwickelten Methode kombiniert das Fraunhofer LBF erstmals die mechanische Prüfung eines Bauteils unter realistischen Belastungen mit einer radiologischen Durchstrahlungsprüfung.

Foto: Fraunhofer LBF, Raapke

Bei der neuen Prüfmethode verbleibt das geprüfte Bauteil während der mechanischen Belastung in der Röntgenanlage. Dadurch kann der exakte Ort im Material während der gesamten Belastungsdauer beobachtet und analysiert werden.

Bei bisherigen Konzepten konnte die notwendige Genauigkeit von wenigen Mikrometern durch den abwechselnden Ein- und Ausbau der Probe mit zwischenzeitlicher Durchstrahlungsprüfung nie erreicht werden. „Das neue Verfahren stellt einen sehr großen Fortschritt in puncto Detailauflösung und Genauigkeit sowie der Wiederauffindbarkeit von möglichen Schadensursprüngen dar“, erklärt Schwarzhaupt.

Während die Darmstädter Wissenschaftler das Bauteil einer mechanischen dynamischen Lebensdauerbelastung unterziehen, können sie durch die radiologische Untersuchung in diesem Zyklus das Entstehen und das Fortschreiten der Schädigung beobachten und darstellen. Bei Kräften der Prüfmaschine von bis zu 250 Kilonewton lassen sich auch hochfeste Bauteile aus Kohlenstofffaser, wie sie insbesondere im Flugzeugbau verwendet werden, untersuchen.

„Im Verständnis über die Versagensmechanismen bei kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen gibt es noch viel Untersuchungsbedarf“, betont Schwarzhaupt.

Mit modernsten bildgebenden Verfahren lassen sich Risse und Schäden im Material plastisch und dreidimensional darstellen und eröffnen damit viele Möglichkeiten der Analyse. Durch die Verwendung einer Mirkofokussionsröhre besitzt die Röntgenanlage im Fraunhofer LBF ein hohes Auflösungsvermögen von wenigen Mikrometern.

Auf diesem Weg wird es möglich, feinste Schäden schon von Beginn der Entstehung an zu erkennen oder kleinste Unregelmäßigkeiten im Material als Ort der Schadensentstehung nachzuweisen. Insbesondere im Bereich faserverstärkte Kunststoffe kann die Entstehung von Schäden auf Faserebene hin untersucht werden.

Mit diesem Wissen über die Fehlerursache und Fehlersequenz können Entwickler, Konstrukteure und Hersteller jetzt ihre Materialien, Komponenten und Herstellungsverfahren verbessern, noch bevor beispielsweise ein Anriss makroskopisch sichtbar wird.

„Wir leisten mit dem neuen Konzept einen großen Beitrag zum Thema Materialverständnis und können kundenspezifische Anforderungen im Bereich Materialversagen deutlich besser und in einem früheren Stadium beantworten“, versichert Schwarzhaupt.

Weitere Informationen:

http://www.lbf.fraunhofer.de/ctanalyse

Anke Zeidler-Finsel | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Materialforscher entwickeln neuartige Oberflächen
22.07.2019 | Universität des Saarlandes

nachricht Materialwissenschaft der Universität Jena erhält neues Spezial-Mikroskop
18.07.2019 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Nachwachsende Zähne

Wissenschaftler*innen der TU Berlin arbeiten an Zähnen aus körpereigenem Material

Haie können es, Krokodile können es, Nagetiere können es und Menschen – theoretisch – auch. Die Rede ist von nachwachsenden Zähnen. Ein Hai muss sich keine...

Im Focus: MOF@SAW oder: Nanobeben und molekulare Schwämmchen zum Wiegen und Trennen winzigster Massen

Augsburger Chemiker und Physiker berichten, wie ihnen die extrem schwierige Trennung von Wasserstoff und Deuterium in einem Gasgemisch gelungen ist.

Dank der hier vor Ort entwickelten und bereits vielfach angewendeten Surface Acoustic Waves-Technologie (SAW) ist die Universität Augsburg international als...

Im Focus: MOF@SAW: Nanoquakes and molecular sponges for weighing and separating tiny masses

Augsburg chemists and physicists report how they have succeeded in the extremely difficult separation of hydrogen and deuterium in a gas mixture.

Thanks to the Surface Acoustic Wave (SAW) technology developed here and already widely used, the University of Augsburg is internationally recognized as the...

Im Focus: Bessere Wärmeleitfähigkeit durch geänderte Atomanordnung

Die Anpassung der Wärmeleitfähigkeit von Materialien ist eine aktuelle Herausforderung in den Nanowissenschaften. Forschende der Universität Basel haben mit Kolleginnen und Kollegen aus den Niederlanden und Spanien gezeigt, dass sich allein durch die Anordnung von Atomen in Nanodrähten atomare Vibrationen steuern lassen, welche die Wärmeleitfähigkeit bestimmen. Die Wissenschaftler veröffentlichten die Ergebnisse kürzlich im Fachblatt «Nano Letters».

In der Elektronik- und Computerindustrie werden die Komponenten immer kleiner und leistungsfähiger. Problematisch ist dabei die Wärmeentwicklung, die durch...

Im Focus: Better thermal conductivity by adjusting the arrangement of atoms

Adjusting the thermal conductivity of materials is one of the challenges nanoscience is currently facing. Together with colleagues from the Netherlands and Spain, researchers from the University of Basel have shown that the atomic vibrations that determine heat generation in nanowires can be controlled through the arrangement of atoms alone. The scientists will publish the results shortly in the journal Nano Letters.

In the electronics and computer industry, components are becoming ever smaller and more powerful. However, there are problems with the heat generation. It is...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Ein Schlüsselelement der Umwelt: Phosphor

22.07.2019 | Veranstaltungen

Testzone für die KI-gestützte Produktion

18.07.2019 | Veranstaltungen

„World Brain Day“ zum Thema Migräne: individualisierte Therapie statt Schmerzmittelübergebrauch

18.07.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Molekulare Maschinen mit Lichtantrieb

23.07.2019 | Physik Astronomie

Gendefekt liefert Hinweise auf die Krankheitsentstehung von ALS

23.07.2019 | Biowissenschaften Chemie

Nachwachsende Zähne

23.07.2019 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics