Aufgrund ihres geringen Gewichts und ihrer mechanischen Eigenschaften kommen, im Bereich der Luftfahrt, vermehrt moderne Verbundwerkstoffe, wie kohlefaserverstärkte Kunststoffe, zur Anwendung. Bei der Herstellung entsprechender Leichtbaukomponenten kommt es trotz ständig weiterentwickelter Fertigungsverfahren und -techniken zu unterschiedlichen Defekten. Zur Beurteilung der Qualität von sicherheitsrelevanten Luftfahrtbauteilen ist daher die zerstörungsfreie Prüfung unerlässlich, wobei aufgrund eines gesetzlichen Regulativs die 100%-Prüfung erzeugter Komponenten vorgeschrieben ist. Die aktive Thermografie stellt eine schnelle und großflächige Prüfmethode dar, welche die Basis für die Produktentwicklung von Voidsy liefert. Oftmals gilt die aktive Thermografie lediglich als qualitatives Prüfverfahren und setzt zur Ermittlung absoluter Fehlergrößen die Anwendung einer Sekundärprüfmethode, wie der Ultraschallprüfung voraus. An dieser Stelle tritt das 3D-V-Rox-System der österreichischen Firma in den Vordergrund.
Die Entwicklung basiert auf der optisch angeregten, aktiven Infrarot-Thermographie und bietet eine intelligente, IoT-fähige Defektvisualisierung, die entlang der gesamten Produktionskette und des Produktlebenszyklus genutzt werden kann. Bei der Prüfung wird optische Strahlung an der Bauteiloberfläche absorbiert, im Anschluss diffundiert die Wärme in das Bauteilinnere und die zeitliche Änderung der Oberflächentemperatur wird mit einem Infrarotdetektor gemessen. Die Wechselwirkung der thermischen Wellen mit der inneren Struktur liefert wertvolle Information über eventuelle Defekte.
Nutzung von Ultraschall Auswertealgorithmen
Die Innovation des Systems liegt in der Implementierung eines Signal-Processing Tools auf einem Single Board Computer, das in der Lage ist, das gemessene 2D-Temperatursignal in ein 3D-Spiegelquellenfeld zu transformieren. Diese Technik ermöglicht es, bereits weit entwickelte Ultraschallauswertealgorithmen für die Aktive Thermographie zu nutzen und die Prüfqualität zu steigern. Entscheidend ist hierbei ein neuartiges mehrdimensionales Rekonstruktionsverfahren, das die erste inlinefähige thermographische Tomographie ermöglicht. Sie erlaubt eine schnelle, berührungslose und bildgebende Inspektion von Bauteilen, sowie die Überwachung von Produktionsprozessen. Neben der Möglichkeit berührungslos absolute Fehlergrößen zu ermitteln, kann in einem großen Anwendungsspektrum die Qualitätsprüfung bis zu 80% schneller und kostengünstiger ausgeführt werden als beim Standardprüfverfahren Ultraschall.
Prüfung von Fahrradrahmen
Der 3D Void Reconstructor with Optical eXcitation (V-Rox) setzt keine ionisierende Strahlung frei, es werden keine Materialien kontaminiert und es zeichnet sich, aufgrund des kompakten Konzeptes mit einem Gesamtgewicht von unter 5kg, durch eine hohe Energieeffizienz aus. Zudem ist er einfach zu automatisieren. Speziell bei komplexen Bauteilgeometrien, z.B. bei Fahrradrahmen, stellt die Automatisierung eine schwierige Aufgabe dar. Hierbei tritt das kontaktlose Messprinzips des Systems als essenzielle Eigenschaft in den Vordergrund. Mit einer Messfeldgröße von rund 400x300mm ist eine schnelle Bauteilprüfung möglich. Beispielsweise benötigt das System bei kurzfaserverstärkten Kunststofffahrradrahmen für eine bildgebende Bauteilprüfung auf Dickenschwankungen, Bindenahtfehler oder eine quantitative Porositätsbestimmung eine durchschnittliche Prüfzeit von 20 Sekunden pro Messfeld.
