13.04.2011

Materialfehlern auf der Spur

Mit defokussierten Ultraschallwellen lassen sich Werkstoffe dreidimensional untersuchen.

Mit defokussierten Ultraschallwellen lassen sich Werkstoffe dreidimensional untersuchen.

Zuverlässige Prüfverfahren sind in vielen Bereichen der Qualitätssicherung nötig, um Risse oder Fehlstellen im Inneren eines Werkstücks aufzuspüren. Bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung hat sich Ultraschall bewährt. Mit einem Prüfkopf strahlt man ihn ins Werkstück hinein, und aus der Laufzeit der zurückreflektierten Signale lässt sich erkennen, wo sich Materialfehler befinden. Dieses Echolot-Verfahren ist jedoch relativ langwierig, da man in einem Prüftakt immer nur einen Einschallwinkel erfasst und die Bilder anschließend daraus zusammensetzt. Nun haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP ein Verfahren entwickelt, dass es ermöglicht, dreidimensionale Bilder zu erzeugen und die Prüfrate auf das Hundertfache zu erhöhen.

Abb.: Mit dem neu entwickelten Ultraschallverfahren lassen sich Materialfehler im Werkstoff dreidimensional darstellen. (Bild: Fraunhofer IZFP)

Anders als beim Verfahren des Echolots, das ein Schallfeld in eine bestimmte Richtung einstrahlt, erzeugt der Prüfkopf eine defokussierte, nicht gerichtete Welle, die das Material durchdringt. Anschließend kommen aus allen Richtungen Signale zurück und der Rechner rekonstruiert aus diesen das Bild. Dabei werden die physikalischen Veränderungen, die die Welle im Werkstoff erfährt – also Beugung und Überlagerung – analysiert. Aus den dadurch gewonnen Informationen lässt sich auf die Verhältnisse im Inneren des Materials schließen. Am Ende erhält man dreidimensionale Bilder des untersuchten Objekts, auf denen eventuelle Fehlstellen leicht erkennbar sind. Auch Risse, die nicht direkt angestrahlt wurden, werden mit diesem Verfahren sichtbar.

Fraunhofer IZFP / MH


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