FVK-Werkstoffe unter hoher Last prüfen

Computertomograph blickt tiefer in Composites

Blicke ins Innerste von Werkstoffen und Bauteilen will das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF bei der Composites Europe gewähren: Gezeigt werden soll ein neues Prüfverfahren, bei dem mit Hilfe eines Computertomographen (CT) auch große Proben unter Last, also im realen Einsatz, geprüft werden können.

Von außen betrachten, wie es im Inneren aussieht, das gilt nicht nur in der Medizin als unentbehrliches Diagnoseverfahren. Mitarbeiter des Fraunhofer LBF haben gemeinsam mit dem Fraunhofer Entwicklungszentrum für Röntgentechnik EZRT in Fürth einen Computertomographen (CT) speziell für die Untersuchung von Kunststoffproben und Leichtmetallen konstruiert.

Weltweit einmalig sei das integrierte Lastrahmenkonzept. Es erlaube die Prüfung unter Lasten bis 250 Kilonewton. Proben lassen sich unter Zug-, Druck- oder Biegebelastung untersuchen. Das ist besonders interessant, wenn sich Brüche im Inneren der Probe nach Entlastung schließen und nicht mehr nachweisbar sind. Wie sich ein Material im Laufe der Zeit verändert und wann Schäden auftreten, verfolgen die Wissenschaftler, indem sie den Lebenszyklus eines Bauteils nachbilden. Dazu unterziehen sie es im Lastrahmen vielen Lastwechseln und stellen das beginnende Versagen des Materials radioskopisch dar.

Röntgenröhre, Detektor und Untersuchungsobjekt können in mehreren Achsen gegeneinander verfahren werden, was zusätzliche Untersuchungsverfahren wie die Tomosynthese (Laminographie), Helix-CT oder Messfelderweiterungen möglich macht. Mit dem neuartigen CT lassen sich nach Institutsangaben Schäden erkennen, integrierte Systeme wie Aktuatoren und Sensoren oder die Fertigungsqualität bewerten und Materialien unter Last, also im realen Einsatz, prüfen. Durch Einsatz einer Microfocus-Transmissions-Röntgenröhre reiche die Detailauflösung bis unter 1 Mikrometer.

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Gleichzeitig werde mit der Beschleunigungsspannung bis 160 Kilovolt eine Strahlungsdurchdringung bis 300 Millimeter bei Kunststoffen möglich. Sehr kleine Objekte können ebenso durchleuchtet werden, wie Objekte bis etwa 800 x 600 Millimeter.

Vom Einsatz des neuen Computertomographen sollen Branchen profitieren, die sich mit Material- und Schadensanalysen beschäftigen. Untersuchen lässt sich beispielsweise die Faserorientierung in Kunststoffproben. Das zerstörungsfreie Durchleuchten gilt als wichtige Methode, um die innere Beschaffenheit eines Materials beurteilen und sein Verhalten charakterisieren zu können. So lassen sich Aussagen über Fertigungsqualität und Materialbeschaffenheit treffen und Fehler oder Schäden aufdecken. Einschlüsse und Schädigungen im Werkstoff oder Bauteil stehen im Fokus, denn sie haben großen Einfluss auf deren Festigkeit und Lebensdauer.

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