Berührungslose akustische Defektdetektion und -bildgebung In Faserkunststoffverbunden mittels der Lokalen Defekt Resonanz

• Antragsteller: Professor Dr. Marc Daniel Leonhard von Kreutzbruck
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme ; Akustik ; Kunststofftechnik ; Mechanik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389769996

Der zerstörungsfreien Materialprüfung (zfP) kommt eine tragende Rolle zur frühzeitigen Erkennung der produktions- und betriebsbedingten Schädigungen an Leichtbaukom-ponenten. Der durch die zfP-Verfahren geleistete Beitrag zur Qualitätssicherung befindet sich allerdings auch im Spannungsfeld zwischen zusätzlichem Kostenfaktor bei der Herstellung, dem Betrieb und dem Grad der erzielbaren Zuverlässigkeit in der Qualitätsaussage. Prüfverfahren müssen daher, angesichts geforderter Energie- und Ressourceneffizienz, nicht nur schneller und preisgünstiger, sondern gleichzeitig auch noch zuverlässiger werden. Der derzeit anhaltende Leichtbautrend, mit dem Ziel, der erhöhten Bauteilsteifigkeit bei geringerem Gewicht, wird vermehrt durch den Einsatz von funktionalen Werkstoffeigenschaften getragen. Der Leichtbautrend fordert hierbei in den Bereichen Mobility (Automotive, Luftfahrt, Bahn und Schifffahrt) und erneuerbare Energien (Windkraft, Solar) vermehrt komplexere Anforderungsprofile in einem Bauteil abzubilden.Das hier eingereichte Projekt hat zum Ziel die Empfindlichkeit und Prüfeffizienz mittels einer neuen akustischen ZfP-Technik zu verbessern. Dies soll durch die akustische lokale Resonanz durchgeführt werden. Der Effekt basiert darauf, dass in das Bauteil eingebrachte akustische Wellen einen Materialdefekt gezielt mit hoher Schwingungsamplitude angeregt werden kann, so man dessen charakteristische Frequenz trifft. Es handelt sich hierbei um ein defektselektives Verfahren, welches durch optische Systeme erfasst werden kann. Hierzu werden abrasternde Lasersysteme eingesetzt. Da in Kunststoffen aber durch den viskoelastischen Effekt bei hohen Schwingungsamplituden Wärme entsteht, kann der Materialdefekt aber auch mittels einer Wärmebildkamera bildgebend erfasst werden. Hauptaugenmerk des Vorhabens liegt allerdings in einem völlig berührungslosen Prüfansatz. Da die Lokale Defektresonanz mit geringen Anregungsenergien auskommt, ist in ersten Vorarbeiten gezeigt worden, dass das resonante Phänomen auch durch Luftschallanregung gelingt. Hierdurch ist sowohl die Anregung als auch die Detektion völlig berührungslos und kann für die Prüfung großflächiger Komponenten eingesetzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen