Zerstörungsfreie Prüfung

Ultraschallprüfung

Im Bereich der aktiven Ultraschallprüfverfahren besteht der Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten in der Beschreibung der Interaktion von einfallenden Wellen mit komplexen Defektgeometrien. Hierzu werden klassische Ultraschallprüfverfahren mit (teil-) automatisierten Scannern, sowie Einzelschwingern betrachtet. Zur hochauflösenden Abbildung der akustischen Eigenschaften steht zudem ein Ultraschallmikroskop für Frequenzen bis 150MHz zur Verfügung. Im Unterschied zu konventionellen Ultraschallverfahren kommen dabei spezielle Transducer mit konfokalen Saphirlinsen zum Einsatz, die eine laterale Auflösung bis zu 5 µm erlauben. Die Eindringtiefe der Ultraschallwelle hängt dabei wesentlich von der verwendeten Transducerfrequenz und vom der Materialbeschaffenheit ab. Typischerweise liegt diese im Bereich zwischen 400 µm und 2000 µm. Durch flächiges Abrastern der Probe lässt sich somit ein 2D-Bild der elastischen Eigenschaften der Probe erzeugen. Zusätzlich kann über die Ankunftszeit des Puls-Echo Signals ein Blick in das Innere der Probe als C-Scan oder 3D-Bild realisiert werden. Weiterhin stehen Systeme zur Prüfung mittels geführten Wellen (Lambwellen, Rayleighwellen, ...) zur Verfügung.

 

© Universität Augsburg

Radiographie

Im Bereich der Radiographie wird schwerpunktmäßig die Mikrostruktur von faserverstärkten Materialien untersucht. Die Auflösung der vorhandenen Geräte erreicht dabei bis zu 400nm Voxelgröße. Dies wird dazu genutzt um interne Defekte sichtbar zu machen und deren Wachstum in-situ oder vor- und nach einer Belastung zu verfolgen. Hierzu stehen eigens entwickelte Einbauten zur mechanischen und thermischen Belastung von Prüfkörpern im Röntgen-Computertomograph zur Verfügung. Darüber hinaus werden Algorithmen zur automatisierten Auswertung der Volumenbilder entwickelt (z.B. zur Schadenserkennung und Quantifizierung).

 

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Schallemissionsanalyse

Grundlage für die Schallemissionsanalyse bilden Ultraschallwellen, die als Folge von Mikroverformungen in einem Material freigesetzt werden. Diese Mikroverformungen sind dabei häufig mit einer irreversiblen Veränderung im Material verknüpft (z. B. Risswachstum) und geben frühzeitig Aufschluss über bevorstehendes Materialversagen. Die durch Schallwellen hervorgerufene Oberflächenauslenkung wird über piezoelektrische Sensoren in ein Spannungssignal gewandelt und aufgezeichnet. Durch Verwendung von mehreren Sensoren an unterschiedlichen Positionen kann durch die Laufzeitunterschiede der Schallwellen eine Ortung der Mikroverformung vorgenommen werden. Darüber hinaus kann über die Frequenzzusammensetzung und Abstrahlrichtung der einzelnen Wellenformen eine Identifikation des zu Grunde liegenden Schädigungsmechanismus vorgenommen werden. Arbeitsschwerpunkte bilden dabei die automatisierte Signalklassifizierung mittels mutlivarianter Datenanalyse sowie Ortungsverfahren.

 

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Elektromagnetische Emission

Als weiteres hochdynamisches Phänomen beim Bruchvorgang eines Festkörpers kann die Analyse der elektromagentischen Emission weiteren Aufschluss über die Vorgänge beim Bruch bieten. Basierend auf dem enstehenden Ladungsungleichgewicht können beim Bruch elektromagnetische Felder detektiert werden. Derzeit liegt der Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten auf der Verbesserung der dazu notwendigen Sensorik, sowie der Klärung grundlegender Fragestellungen zur Ursache der elektromagnetischen Emission.

 

Thermographie

Im Bereich der Thermographie fokussieren sich die Arbeiten auf die Nutzung zur Schadensfrüherkennung in faserverstärkten Materialien. Hierbei wird insbesondere die transiente thermische Energiefreisetzung beim Bruchvorgang, sowie die lokale Erwärmung durch Reibungsvorgänge bei Lastwechselzyklen analysiert.

 

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