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Entwicklung und Aufbau eines NMR Sensorprototypen zur Charakterisierung von Klebeverbindungen

 
: Stopp, Philipp

:
Volltext urn:nbn:de:0011-n-3565274 (6.4 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: 0cf4b2892aaf945449cb15cff3ae478b
Erstellt am: 3.9.2015


Saarbrücken, 2014, IV, 140 S.
Saarbrücken, Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes, Master Thesis, 2014
Deutsch
Master Thesis, Elektronische Publikation
Fraunhofer IZFP ()
NMR-Messung; Klebstoff; Magnetsystem

Abstract
Die vorliegende Arbeit mit dem Thema »Entwicklung und Aufbau eines NMR Sensorprototypen zur Charakterisierung von Klebeverbindungen« entstand im Rahmen meiner Tätigkeit als studentische Hilfskraft am Fraunhofer Institut für zerstörungsfreie Prüfverfahren (IZFP) in Saarbrücken. Sie dokumentiert meine Abschlussarbeit des Masterstudienganges Elektrotechnik in der Vertiefungsrichtung Mikro- und Telekommunikationselektronik an der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes. Dank gilt dem Fraunhofer IZFP besonders dem Leiter der Abteilung Prototypenbau, Herr Werner Bähr sowie dem Teamleiter Martin Schuppmann die es mir ermöglichten, diese Arbeit im Rahmen meiner Tätigkeit als studentische Hilfskraft zu schreiben. Mein besonderer Dank gilt Herrn Hendrik Theado, der mich während der gesamten Arbeit unterstützt hat und mir bei Problemstellungen mit Rat zur Seite stand. Mein Dank gilt auch Herrn Prof. Dr.-Ing. Bernd Valeske der mir seitens des IZFP das Thema für die Abschlussarbeit zur Verfügung gestellt hat und mich während der Arbeit seitens der Hochschule betreut hat. Dank gilt auch Herrn Prof. Dr.-Ing. Dietmar Brück, der mich seitens der Hochschule als Zweitkorrektor betreut und mit für die Bewertung dieser Arbeit zuständig ist.

 

Die Messungen an Klebstoff sowie die Experimente hinsichtlich Schichtauflösung haben gezeigt, dass die Möglichkeit besteht NMR-Signale aus 2k-Epoxidklebstoff zu erhalten und der Prüfkopf ein für dünne Schichten geeignetes sensitives Volumen aufweist. Außerdem wurde gezeigt, dass der Aushärteverlauf von Klebstoff in einem gewissen Zeitbereich beobachtet werden kann. Diese Messung reicht leider nicht bis zur vollständigen Aushärtung des Klebstoffes, sondern endet beim verwendeten Klebstoff im hochviskosen Zustand. Um eine bessere Aussage über die Messbarkeit von Aushärteverläufen von Klebstoff treffen zu können, sind neben den durchgeführten Tests an 2k-Epoxydharz weitere Messungen an verschiedenen Polyurethan- und Epoxid-Klebstoffen notwendig. Erst dann ist es sinnvoll die Klebung auf eine reale Dicke im Bereich weniger Millimeter zu verkleinern und mit Messungen daran fortzufahren. Jedoch ist es aufgrund der gut verlaufenen Messungen an Schichtproben sehr wahrscheinlich, dass aus vergleichbar dicken Klebstoffschichten ein, mit den großvolumigen Messungen an Klebstoff vergleichbares Ergebnis erzielt werden kann. Dennoch besteht hinsichtlich des Signal-Rausch-Abstandes vor allem bei der Verwendung der Leistungsendstufe in Kombination mit dem Eigenbau-Duplexer Optimierungsbedarf. Ist dieses Problem gelöst, so sind auch damit vergleichbar gute Messungen möglich. Dies ist vor allem dann interessant, wenn Klebungen an einseitig dämpfenden Medien untersucht werden sollen, ober wenn aufgrund anderer Einflüsse mehr als die vom KEA²-Sender bereitgestellte Leistung benötigt wird. Verläuft dies Optimierung des Sende- und Empfangskreis bei Verwendung der Leistungsendstufe soweit erfolgreich, können auch Messversuche an Klebstoff durch eine dämpften Schicht wie CFK in Angriff genommen werden. Während der Arbeiten am und mit dem Prüfkopf hat sich das Magnetfeldkonzept ebenfalls als optimierungsbedürftig herausstellt. Dieses eignet sich zwar prizipiell für die schichtauflösende NMR-Messung kann jedoch bei neuen Prüfkopfkonzepten aufgrund der im Rahmen dieser Arbeit gesammelten Erfahrungen unter Zuhilfenahme der in Kapitel 10 erarbeiteten Magnetkonzepte verbessert werden. Auch am vorhandenen Prüfkopf bzw. Probentisch bestehen noch Punkte an denen das Prüfkopfkonzept optimiert werden kann. Neben den Veränderungen am Magnetsystem ist so z.B. eine Automatisierung des Hubtisches mit einem Motor denkbar. In Verknüpfung mit einer Steuerungssoftware, die zum einen den Hub des Prüfkopfes und zum anderen das NMR-System bedient, wäre so eine vollautomatische schichtaufgelöste Messung möglich. Diese Messung sowie die Signalaufnahme geschehen zurzeit manuell und nehmen daher viel Zeit in Anspruch. Dieser Aufwand könnte durch diese Automatisierung deutlich verringert werden. Aber auch die Abstimmprozedur des Prüfkopfes ist ein zeitaufwendiger und wiederkehrender Prozess. Auch hier wäre eine Automatisierung denkbar. Diese könnte unter Umständen im Prozess immer wieder die Abstimmung des Prüfkopfes kontrolliert und diese ggf. nachregeln. Hierzu müsste jedoch ein Algorithmus für die Erkennung der Prüfkopfabstimmung sowie für die Regelung der Abstimmprozedur entwickelt werden.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-356527.html