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Schnelle Werkstoffprüfung mit Ultraschall

In der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung hat sich Ultraschall bewährt. Allerdings erfordern moderne Produktionsbedingungen optimierte Testmethoden. Nun haben Forscher ein neues, aussagekräftigeres Verfahren mit einer bis zu hundertfach erhöhten Prüfrate entwickelt. Das teilt die Fraunhofer-Gesellschaft nun mit. Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP in Saarbrücken haben das konventionelle Echolot-Verfahren - eine einfache Ultraschallmethode - umgekrempelt und mit innovativer Software die Erzeugung dreidimensionaler Bilder erreicht; gleichzeitig haben sie die Prüfrate auf das Hundertfache erhöhen können.

Dr.-Ing. Andrey Bulavinov und sein Team am IZFP haben eine neue Methode entwickelt, die bis zu 100-mal schneller ist. "Wir arbeiten nicht mehr mit dem Verfahren des Echolot, das ein Schallfeld in eine bestimmte Richtung einstrahlt, sondern erzeugen mit dem Prüfkopf - Experten nennen ihn Phased Array - eine defokussierte, nicht gerichtete Welle, die das Material durchdringt", erklärt der Ingenieur. "Dann kommen aus allen Richtungen Signale zurück, und der Rechner rekonstruiert aus diesen das Bild." Ähnlich wie das bei seismischen Untersuchungen im Erduntergrund geschehe, analysiere er dabei die physikalischen Veränderungen, die die Welle im Werkstoff erfährt - also Beugung und Überlagerung - und ermittele daraus die Verhältnisse im Inneren des Materials. "Wir folgen dem Schallfeld", erläutert Bulavinov, "und berechnen so die Eigenschaften des Werkstücks." Ähnlich wie in der medizinischen Computertomographie entstehen am Ende dreidimensionale Bilder des untersuchten Objekts, auf denen eventuelle Fehlstellen leicht erkennbar sind, erklärt die Fraunhofer-Gesellschaft. Das Verblüffende an diesem Verfahren sei, dass ein Riss auch zu sehen sei, wenn er gar nicht direkt angeschallt werde.

Die Firma I-Deal Technologies, eine Ausgründung des IZFP, vermarktet Prüfsysteme, die auf diesem Prinzip beruhen. "Das Verfahren ist praktisch für alle Materialien der Luft- und Raumfahrt- sowie der Automobilindustrie geeignet, insbesondere auch für Leichtbauwerkstoffe", betont Geschäftsführer Bulavinov. "Sogar für austenitische Stähle, eine Stahlsorte, die mit den konventionellen Ultraschallmethoden nur sehr eingeschränkt geprüft werden konnte, ist unser Verfahren geeignet." Die Entwickler bieten bei Bedarf zudem eine vollautomatische quantitative Auswertung der Ultraschallprüfergebnisse an. Das IZFP demonstriert das Verfahren auch auf der Fachmesse für Qualitätssicherung Control 2011.
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