Mit der Entwicklung eines 3D-Wirbelstrom-Scansystems konnte am Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme ein wichtiger Schritt hin zur produktionsintegrierten Diagnose von CFK-Baugruppen erreicht werden.
Mit kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) kann das Gewicht zum Beispiel von Flugzeugen und Autos reduziert werden, ohne dass Steifigkeit, dynamische Stabilität oder Festigkeit verloren gehen. Dies gilt aber nur für fehlerfreies Material. Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS entwickelt wirbelstrombasierte Diagnosesysteme (Eddy-Cus), mit denen CFKs entlang der Bearbeitungskette geprüft werden können, vom Rohgelege bis zur Produktion ganzer Baugruppen aus CFK. Damit konnte ein wichtiger Schritt hin zur produktionsintegrierten Diagnose von CFK-Baugruppen erreicht werden. Das Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf, heißt es.
So nutzen wirbelstrombasierte Prüfmethoden die elektrischen Eigenschaften der Kohlenstofffasern zur Qualitätsbeurteilung – weder Koppelmittel noch Strahlenschutz sind vonnöten. Sie sind aufgrund dieser einfachen Anwendbarkeit besonders für eine schnelle prozessnahe Prüfung geeignet. Der universell parametrierbare Wirbelstromscanner Eddy-Cus des Fraunhofer IKTS ist auch an 3D-Strukturen, da er verzerrungsfreie Leitfähigkeitsbilder erzeugt. Das prozessintegriert zu prüfende Bauteil wird mit einer Streifenlichtkamera digitalisiert. Entsprechend einer automatisch bestimmten Bahnplanung führt der Roboter den Wirbelstromsensor orthogonal über die Bauteiloberfläche. Die Messergebnisse werden zu einem Rasterbild (C-Scan) zusammengesetzt.
Mittels virtuell justierter Oberflächendigitalisierung mit Flächenrückführung ist eine schnelle Adaption von Prüfaufgaben möglich. Unebenheiten werden fast vollständig ausgeglichen, um Abhebeeffekte minimal zu halten. Neben der hohen Scangeschwindigkeit bei gleichzeitig hoher Auflösung sind als Besonderheiten die Nachführung des Sensors auf schrägen, planaren Flächen und eine flexible Parametrierung der leicht auswechselbaren Sensoren zu nennen. Das Standardgerät kann eine maximale Fläche von 300 mm x 300 mm mit einer Geschwindigkeit von 500 mm/s und einer Samplerate von 3000 S/s erfassen. Darüber hinaus bietet die Multi-Parameter-Eddy-Current-Scanner-Software (MPECS) eine sequenzielle Mehrfrequenzerfassung mit bis zu vier Frequenzen. Dies ermöglicht gemeinsam mit den richtungsabhängigen Prüfsonden eine genaue Unterscheidung von Fehlerarten.
Weitere Informationen: www.ikts-md.fraunhofer.de
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