Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Bestimmung der Porosität von Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffen mit Ultraschall ohne Rückwandecho

 
: Rabe, Ute; Veile, Ines

:
Volltext urn:nbn:de:0011-n-4845854 (1.0 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: 6a4cdec2ff7ba911117c2fefbb3987fb
(CC) by-nd
Erstellt am: 27.2.2018


Spies, Martin (Hrsg.) ; Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V. -DGZfP-, Berlin; Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung -DGZfP-, Fachausschuss Ultraschallprüfung:
Seminar des FA Ultraschallprüfung 2017. Charakterisierung von Material- und Fehlereigenschaften mittels Ultraschall : 6.-7. November 2017 in Berlin, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Berlin: DGZfP, 2017 (DGZfP-Berichtsbände BB 164)
ISBN: 978-3-940283-89-4
12 S.
Seminar "Charakterisierung von Material- und Fehlereigenschaften mittels Ultraschall" <2017, Berlin>
Deutsch
Konferenzbeitrag, Elektronische Publikation
Fraunhofer IZFP ()
Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoff

Abstract
Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffe eignen sich aufgrund ihres geringen Gewichts bei gleichzeitig hoher Steifigkeit sehr gut für Leichtbaukonstruktionen im Transportwesen. Um das Leichtbaupotenzial voll auszuschöpfen und kosteneffizient zu produzieren, kann der Werkstoff hinsichtlich seiner Eigenschaften wie z.B. Faserlänge, Faserrichtung, Faseranteil und Polymermatrix genau an die Anforderungen angepasst werden. Allerdings muss im Rahmen einer Qualitätskontrolle sichergestellt werden, dass keine Produktionsfehler auftreten, die zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führen. Ein häufig auftretendes Problem ist Porosität, d.h. Luft- oder Gaseinschlüsse durch unvollständige Infiltration des Polymerharzes zwischen die Fasern oder Rovings. Zerstörungsfreie Prüfverfahren, die sich zum Nachweise von Porosität eignen, sind Röntgen-Computertomografie (CT), Thermografie und Ultraschall. Die Röntgen CT wird vor allem als Referenzverfahren verwendet, da sie es erlaubt, einzelne Poren abzubilden, und deren Form, Lage und Anzahl quantitativ zu bestimmen. Allerdings ist die Entnahme von Proben notwendig, deren maximal erlaubte Abmessungen mit der erforderlichen Ortsauflösung immer kleiner werden. Aktive Thermografie ist als integrale Prüfmethode in der Entwicklung. Neben der Röntgen-CT sind Ultraschallmethoden am weitesten verbreitet. Üblicherweise wird die Schwächung des Rückwandechos ausgewertet. Diese Methode kommt jedoch an ihre Grenzen, wenn das Bauteil gekrümmt oder sehr dickwandig ist, oder wenn die Porosität so hoch ist, dass kein Rückwandecho mehr messbar ist. Um eine quantitative Bestimmung der Porosität auch ohne Rückwandecho zu ermöglichen, wurde eine Signalverarbeitungsmethode entwickelt, die auf Ultraschall-A-Bilder in einem Zeitintervall direkt nach dem Eintrittsecho angewandt wird. Es wurde ein konventionelles Ultraschall-Prüfsystem für Tauchtechnik in Wasser mit Einzelschwinger verwendet. Mit Hilfe der Signalverarbeitung und einer anschließenden statistischen Auswertung der Signale konnte die Porosität auch ohne Rückwandecho quantitativ bestimmt werden. Wie des Weiteren gezeigt wird, konnten mit einem fokussierenden Prüfkopf mit 25 MHz Mittenfrequenz Daten gewonnen werden, die eine tiefenabhängige Bewertung der Porosität erlauben.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-484585.html