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Modell-basierte Optimierung der Ultraschallprüfung anisotroper Werkstoffe am Beispiel von Faserverbundmaterialien

 
: Spies, Martin; Rieder, Hans

Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V. -DGZfP-, Berlin:
ZfP in Forschung, Entwicklung und Anwendung. DGZfP-Jahrestagung 2011. CD-ROM : Zerstörungsfreie Materialprüfung, Bremen, 30. - 1. Juni 2011
Berlin: DGZfP, 2011 (DGZfP-Berichtsbände 127-CD)
ISBN: 978-3-940283-33-7
Paper Mi.1.B.3
Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (Jahrestagung) <2011, Bremen>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer ITWM ()
Ultraschall; Ansiotropie; phased array; Modellierung; Kohlefaserverbundwerkstoff

Abstract
Die Verwendung von Hochleistungsmaterialien und die Anwendung neuer Herstellungsprozesse im Bereich der Luft- und Raumfahrt erfordert die Verfügbarkeit entsprechend ausgereifter Prüfverfahren. Die hohen Anforderungen im Hinblick auf die Fehlerdetektion gelten auch für die Ultraschallprüfung, die im Zuge von Instandhaltungs- und Reparaturaktivitäten eingesetzt wird. Typische Schwierigkeiten bei der Ultraschallprüfung von Kohlefaser-verstärkten Komponenten (KFK) sind der Verlust der Empfindlichkeit und Schallfeldverzerrungen, wenn der Prüfkopf nicht optimal an die Inspektionsbedingungen angepasst wird. Der Einsatz geeigneter Modelle zur Berücksichtigung der Materialeigenschaften Anisotropie und Schallschwächung ist daher unerlässlich, um die derzeit eingesetzten Verfahren zu verbessern und n eue Verfahren zu entwickeln. In diesem Beitrag beschäftigen wir uns insbesondere mit der Ultraschallprüfung von KFK mit geneigten Oberflächen. Zur Verbesserung der Rückwandechos werden die Einschallwinkel in der Regel bauteilabhängig durch entsprechend modifizierte Vorlaufkörper angepasst. Um ein langwieriges Ausprobieren zu vermeiden, müssen die Wellencharakteristika wie die richtungsabhängigen Schallgeschwindigkeiten, die Abweichung des Energietransports von der Einschallrichtung und das orientierungsabhängige Reflexionsverhalten der Rückwand modelliert werden. Die Prüfung mit Phased Arrays bietet weitere Möglichkeiten, ist allerdings auch mit größerer Komplexität verbunden. Der Einsatz von Phased Arrays erfordert die Anwendung entsprechender Modelle, beispielsweise zur korrekten Berechn ung der Verzögerungszeiten. Wir zeigen beispielhafte Ergebnisse für die Optimierung der Ultraschallprüfungen von KFK mittels konventioneller und Phased Array Sensoren und diskutieren das Potential solcher Modell-basierter Ansätze.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-186452.html