Mi.3.A - Verfahrenskombination / 08.05.2013M. Goldammer, N. Meyendorf |
Mi.3.A.1 12:30
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Charakterisierung einer durch Überlast geschädigten GFK-Platte mit Thermografie und Ultraschall R. Krankenhagen, D. Brackrock, G. Brekow, M. Doroshtnasir, C. Maierhofer, BAM, Berlin
Kurzfassung:
GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff) ist eines der am häufigsten eingesetzten Materialien in Rotor...
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Kurzfassung: minimieren GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff) ist eines der am häufigsten eingesetzten Materialien in Rotorblättern von Windkraftanlagen. Auf Grund des Schichtaufbaus von GFK führt eine mechanische Überlastung zu einem teilweisen Haftungsverlust zwischen einzelnen Lagen (Delamination). Im Gegensatz zu homogenen Werkstoffen, die mit Rissbildung reagieren, entstehen in der Regel keine sichtbaren Veränderungen an der Oberfläche. Der zerstörungsfreie Nachweis solcher Delaminationen im Bauteilinneren ist daher eine wichtige Voraussetzung zur Beurteilung der Betriebssicherheit und der Lebensdauer von GFK-Komponenten.
In die zu untersuchende mehrlagige GFK-Platte wurde eine Nut gefräst. Anschließend wurde die Platte seitlich auf Zug belastet, bis ein seitlich erkennbarer Riss entstand. Außerdem befinden sich in der Platte mehrere Flachboden-Bohrungen mit verschiedenen Tiefen zu Vergleichszwecken.
Die Charakterisierung der Delamination erfolgte sowohl mit aktiver Thermografie als auch mit Ultraschall, jeweils von beiden Seiten des Bauteils aus. Mit beiden Verfahren konnte eine trapezförmige Außenkontur der Delamination um die Nut herum nachgewiesen werden. Der Beitrag beschreibt die experimentelle Durchführung der Messungen mit beiden Messverfahren sowie die Datenauswertung. Der Vergleich der beiden Methoden erleichtert die Interpretation der Messergebnisse in Bezug auf die zu bestimmende Geometrie der Delamination.
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Mi.3.A.2 12:50
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Ein Multi-Sensor-Verfahren zur umfassenden Zerstörungsfreien Prüfung gegossener Großbauteile am Beispiel von Schiffsantriebskomponenten H. Rieder, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken M. Spies, Baker Hughes - Process & Pipeline Services PII Pipetronix , Stutensee M. Rauhut, Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern P. Kreier, Innotest, Eschlikon, Schweiz A. Dillhöfer, Stutensee
Kurzfassung:
Ein Schaden an Schiffsantriebskomponenten kann von einer starken Einschränkung bis hin zum vollstän...
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Kurzfassung: minimieren Ein Schaden an Schiffsantriebskomponenten kann von einer starken Einschränkung bis hin zum vollständigen Verlust der Einsatzfähigkeit eines Schiffes führen. Schäden entstehen beispielsweise durch direkte äußere Einflüsse wie Grundberührung, resultieren aber auch aus Produktions- und Reparaturfehlern. Werden Fehlstellen, Risse und sonstige Beschädigungen mit ZfP-Verfahren frühzeitig detektiert, können Maßnahmen eingeleitet und größere Schäden vermieden werden. Darüber hinaus sind Reparaturmaßnahmen in kritischen Bereichen qualitätsgesichert durchführbar bzw. können verdeckt durchgeführte und nicht angemeldete Reparaturen im Sinne einer Qualitätsprüfung ermittelt und nachgewiesen werden. Die Ultraschall-Imaging Gruppe am ITWM hat in den zurückliegenden Jahren erhebliche Erfahrungen bei der Volumen- und Schweißnahtprüfung von Schiffspropellern und Nabengehäusen von Verstellpropellern mittels Ultraschall sammeln können. Im Zuge der weiteren, durch das BMWi geförderten Entwicklungsarbeiten wurde damit begonnen, ein Multi-Sensor-Verfahren für die umfassende zerstörungsfreie Prüfung gegossener Großbauteile zu entwickeln. Dieser Beitrag beschreibt die Zielsetzung, die spezifischen Voraussetzungen und Randbedingungen und die Leistungsfähigkeit der eingesetzten Verfahren am Beispiel von gegossenen Schiffsantriebskomponenten. Das Volumen und die Schweißnähte werden mittels Ultraschall, konventionell oder elektromagnetisch angeregt (EMUS) sowie teilweise mit Phased-Array Technik geprüft. Für den oberflächennahen Bereich werden mittels Wirbelstrom offene und teilweise verdeckte Fehler nachgewiesen. Eine visuelle Oberflächeninspektion für korossionsbedingte Fehlstellen, oberflächenoffene Risse und sonstige Beschädigungen ergänzt den multisensoriellen Ansatz.
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Mi.3.A.3 13:10
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In-situ Kombination von Schallemissionsanalyse und Röntgen-Mikrotomografie mit Zugversuchen an Miniatur-Prüfkörpern aus Fichtenholz F. Ritschel, ETH Zürich, Schweiz P. Niemz, Berner Fachhochschule, Biel, Schweiz S.J. Sanabria, M. Zauner, ETH Zürich, Schweiz A.J. Brunner, Zürich, Schweiz
Kurzfassung:
Erstmals wurden Miniaturproben aus Fichtenholz (Picea abies (L.) Karst.) unter stufenweiser Zugbela...
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Kurzfassung: minimieren Erstmals wurden Miniaturproben aus Fichtenholz (Picea abies (L.) Karst.) unter stufenweiser Zugbelastung in-situ mittels Schallemissionsmessung und gleichzeitiger Synchrotron-basierter Röntgen-Mikrotomographie bis zum Versagen untersucht. Die Kombination dieser beiden Methoden ermöglicht eine detaillierte, mikroskopische Beschreibung des Schädigungsprozesses in der Holzstruktur.
Der dafür entwickelte Versuchsaufbau (Zauner et. al 2012) erlaubt die direkte Ankopplung zweier Schallemissions-Miniatursensoren (Typ M31) an den Prüfkörper. Die Datenaufzeichnung liefert Informationen zur Ansammlung mikroskopischer Defekte bis zum makroskopischen Versagen des Prüfkörpers mit einer zeitlichen Auflösung im Bereich von μs.
Die Röntgen-Mikrotomographie (TOMCAT Beamline am Paul Scherrer Institut, Villigen, Schweiz) andererseits ermöglicht eine räumliche Abbildung der belasteten Strukturen mit hoher Auflösung. Um eine Auflösung von maximal 0.65 μm³; pro Voxel zu erreichen und um das Versagen im Beobachtungsfenster zu zentrieren, wurde eine vordefinierte Sollbruchstelle in Form einer Verjüngung (Querschnitt 1 bis 4 mm²;) in die Miniaturproben eingearbeitet. Die Zugbelastung erfolgte senkrecht wie auch parallel zur Faserrichtung.
Ausgewählte Beispiele der Analyse der Schallemissionsmessungen in Zusammenhang mit Informationen aus den Tomogrammen verdeutlicht die Anwendbarkeit und den Nutzen der vorgestellten Methodik
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Mi.3.A.4 13:30
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Untersuchung von Bauteileigenschaften von Kunststoffprodukten mittels zeitaufgelöster Terahertz-Spektroskopie J. Hauck, M. Bastian, P. Heidemeyer, T. Hochrein, D. Stich, SKZ – Das Kunststoff-Zentrum, Würzburg
Kurzfassung:
Die Terahertz-(THz)-Technologie bietet ein großes Potential für die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP)....
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Kurzfassung: minimieren Die Terahertz-(THz)-Technologie bietet ein großes Potential für die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP). Insbesondere Kunststoffe transmittieren im THz-Spektralbereich gut und sind somit für die ZfP mittels THz-Strahlung prädestiniert. Bisher wurde meist an speziell ausgewählten Kunststoffen gezeigt, dass mit zeitaufgelöster THz-Spektroskopie neben Wanddickenmessungen unter anderem die Füllstoffverteilung, Molekülkettenausrichtung, Glasübergangstemperatur sowie der Feuchtegehalt ortsaufgelöst untersucht werden kann. Eine systematische Evaluierung der Potentiale der zeitaufgelösten THz-Spektroskopie durch Messungen eines breiten Spektrums an industrierelevanten Kunststoffen ist bisher noch nicht erfolgt.
Als ersten Schritt in diese Richtung präsentieren wir in diesem Beitrag eine Übersicht zur Anwendbarkeit der zeitaufgelösten THz-Spektroskopie für eine Vielzahl häufig verwendeter Kunststoffe. Unser Hauptaugenmerk liegt hierbei auf der Detektionsfähigkeit von Partikel- und Füllstoffverteilungen, der Ausrichtung von Partikeln, Fasern und Molekülketten sowie der Feuchteverteilung. Alle Messungen wurden ortsaufgelöst mit einem zeitaufgelöstem THz-System in Transmissionsgeometrie durchgeführt.
Zukünftig sollen vor allem die Möglichkeiten der Reflexionsmessung tiefergehend evaluiert werden, da dies der eigentlich industrierelevanten Messanordnung mit nur einseitigem Probenzugang entspricht.
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