Automatisierte Shearografie

Shearografie für Faserverbunde automatisieren

Im gemeinsamen Forschungsprojekt Autoshear entwickeln Wissenschaftler des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) in Dresden und des Kunststoff-Zentrums (SKZ) Würzburg die Shearografie weiter. Für diese berührungslose Messtechnik soll eine automatisierte und bedienerunabhängige Messung und Auswertung zur objektiven Fehlstellenbewertung erarbeitet werden.

Die Shearografie erlaubt eine flächige, berührungslose und zerstörungsfreie Prüfung von Bauteilen. (Bild: ILK/TUD)

Die Shearografie wird zur großflächigen Bauteilprüfung und Erkennung von Fehlstellen bei Faserverbundstrukturen und hybriden Multi-Material-Bauteilen eingesetzt. Diese Bauteile werden beispielsweise als großflächige Hochleistungskomponenten in der Luft- und Raumfahrt oder dem Automobilbau verwendet. Kommen in diesen Teilen Fehlstellen, wie Poren, Zwischenfaserbrüche oder Decklagenablösungen bei Sandwichkonstruktionen vor, haben sie Einfluss auf das lokale Verformungsverhalten der Struktur.

Zur messtechnischen Erkennung dieser feinen Verformungen erlaubt die Shearografie eine flächige, berührungslose und zerstörungsfreie Prüfung von Bauteilen. Das Verfahren eignet sich vor allem für die Untersuchung dünner, faserverstärkter Verbundwerkstoffe oder Sandwichkonstruktionen. Vorteilhaft gegenüber anderen Verfahren sind auch die hohe Messauflösung, die Unabhängigkeit von bestimmten Materialeigenschaften und die relative Unempfindlichkeit gegenüber Umgebungseinflüssen.

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Aufgrund der hohen Anforderungen an das Prüfpersonal und die komplizierte Vorbereitung wird die Shearografie bisher jedoch überwiegend bei regelmäßig anfallenden, identischen Prüfabläufen eingesetzt. Ein weiterer Grund dafür sind die aufwendige Aufbereitung der Messdaten und die abschließende Ergebnisinterpretation, die spezielles Wissen voraussetzt.

Shearogramm eines Aluminium-Polystyrol-Holz-Sandwichbauteils mit drei Fehlstellen. (Bild: TUD/ILK)

Diesen Nachteil wollen die ILK-Forscher mit der Automatisierung des Mess- und Auswertevorgangs beseitigen und den Einsatzbereich der Shearografie erweitern. Um den Prüfvorgang zu verkürzen und eine bedienerunabhängige Fehlerdetektion zu ermöglichen, sollen das Messprozedere und die Auswertung der Ergebnisbilder automatisiert werden. Die neuen Potenziale werden systematisch für verschiedene Fehlermerkmale und Werkstoffverbunde evaluiert und quantifiziert. Damit sollen sich Aussagen über die generelle Erkennbarkeit von Fehlstellen sowie Handlungsanweisungen zum zielgerichteten Vorgehen bei Messaufgaben abgeleitet werden. Außerdem werden auf diese Weise vor allem kleine und mittelständische Unternehmen ermutigt, diese Technologie verstärkt einzusetzen, womit der Weg zum industriellen Systemeinsatz geebnet wird.

Das Projekt wird im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.

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