Sep 05, 2017

Dresdner Forscher automatisieren Shearografie für Faserverbundstrukturen

ILK-Forscher Gordon Just stellt die Versuchsanordnung für das Projekt Autoshear ein.

Im gemeinsamen Forschungsprojekt „AutoShear“ entwickeln Wissenschaftler des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) in Dresden und des Kunststoff-Zentrums (SKZ) Würzburg die Shearografie weiter. Dabei wird für diese berührungslose Messtechnik eine automatisierte und bedienerunabhängige Messung und Auswertung zur objektiven Fehlstellenbewertung erarbeitet.

Methode zur großflächigen Bauteilprüfung

Shearogramm eines Aluminium-Polystyrol-Holz-Sandwichbauteils mit drei Fehlstellen

Die Shearografie wird zur großflächigen Bauteilprüfung und Erkennung von Fehlstellen bei Faserverbundstrukturen und hybriden Multi-Material-Bauteilen eingesetzt. Diese Bauteile werden beispielsweise als großflächige Hochleistungskomponenten in der Luft- und Raumfahrt oder dem Automobilbau verwendet. Kommen in diesen Teilen Fehlstellen, wie Poren, Zwischenfaserbrüche oder Decklagenablösungen bei Sandwichkonstruktionen vor, haben sie Einfluss auf das lokale Verformungsverhalten der Struktur.

Zur messtechnischen Erkennung dieser feinen Verformungen erlaubt die Shearografie eine flächige, berührungslose und zerstörungsfreie Prüfung von Bauteilen. Das Verfahren eignet sich vor allem für die Untersuchung dünner, faserverstärkter Verbundwerkstoffe oder Sandwichkonstruktionen. Vorteilhaft gegenüber anderen Verfahren sind dabei auch die hohe Messauflösung, die Unabhängigkeit von bestimmten Materialeigenschaften und die relative Unempfindlichkeit gegenüber Umgebungseinflüssen.

Aufgrund der hohen Anforderungen an das Prüfpersonal und die komplizierte Vorbereitung wird die Shearografie jedoch oft nur bei regelmäßigen, identischen Prüfabläufen eingesetzt. Ein weiterer Grund dafür sind die aufwendige Aufbereitung der Messdaten und die abschließende Ergebnisinterpretation, die spezielles Fachwissen voraussetzt.

ILK automatisiert die Shearographie

Diesen Nachteil wollen die ILK-Forscher unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Niels Modler mit der Automatisierung des Mess- und Auswertevorgangs ausgleichen und den Einsatzbereich der Shearografie erweitern. Um den Prüfvorgang zu verkürzen und eine bedienerunabhängige Fehlerdetektion zu ermöglichen, werden sowohl das Messprozedere als auch die Auswertung der Ergebnisbilder automatisiert. Die neuen Potenziale werden systematisch für verschiedene Fehlermerkmale und FKV evaluiert und quantifiziert. Damit können Aussagen über die generelle Erkennbarkeit von Fehlstellen sowie Handlungsanweisungen zum zielgerichteten Vorgehen bei Messaufgaben abgeleitet werden. Außerdem werden auf diese Weise vor allem kleine und mittelständische Unternehmen ermutigt, diese Technologie verstärkt einzusetzen, womit der Weg zum industriellen Systemeinsatz geebnet wird.

Das Projekt wird im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.