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Ausbildung, Akkreditierung und Zertifizierung, Normen und Regeln
P1	Eignungsprüfungen in der ZfP H. Wessel-Segebade, Königs Wusterhausen Kurzfassung: Eignungsprüfungen sind eine Möglichkeit, die Forderung der Norm DIN EN ISO/IEC 17025 "Allgemeine An... mehr Kurzfassung: minimieren Eignungsprüfungen sind eine Möglichkeit, die Forderung der Norm DIN EN ISO/IEC 17025 "Allgemeine Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- und Kalibrierlaboratorien" nach Sicherung der Qualität von Prüfergebnissen (Kapitel 5.9) nachzuweisen. Die Teilnahme an Eignungsprüfungen entspricht daher einer geplanten Überwachung "der Gültigkeit von durchgeführten Prüfungen". Das trifft auch für zerstörungsfreie Prüfungen zu. Diesen Nachweis fordert der Akkreditierer in seinen Begutachtungen z.B. während einer Reakkreditierung. Aber auch nicht-akkreditierte ZfP-Dienstleister können an Eignungsprüfungen teilnehmen. Die DGZfP bietet derzeit Eignungsprüfungen für die Verfahren VT (Innbesichtigung einer Rohrleitung), PT und MT (Schweißnahtprüfung) an.
Bauwesen
P2	Radar, Ultraschallecho und die Bestimmung der Betondeckung an Stahl- und Spannbetonbauteilen D. Streicher, Ingenieurbüro Dipl.-Ing. D. Streicher, Potsdam J.H. Kurz, DB Systemtechnik, Brandenburg-Kirchmöser C. Boller, Universität des Saarlandes, Saarbrücken Kurzfassung: Bei der Bestandsaufnahme oder der Qualitätssicherung von Ingenieurbauwerken aus Stahl- und Spannbet... mehr Kurzfassung: minimieren Bei der Bestandsaufnahme oder der Qualitätssicherung von Ingenieurbauwerken aus Stahl- und Spannbeton ist verstärkt der Nachweis zu erbringen, dass die Bewehrungselemente eingebaut sind und ihre Lage den Anforderungen der geltenden Baurichtlinien entspricht. Dabei sind zwei Bewehrungsgruppen von Interesse. In einer Tiefe von 3 bis 6 cm unter der Betonoberfläche ist die Rissbreiten beschränkende Bewehrung (meist Stabstahl) eingebaut. In größeren Einbautiefen befindet sich die, für die Aufnahme der erwarteten Lasteinwirkungen entscheidende Bewehrung. Bei Spannbeton zählen dazu auch Spannglieder. Mit Hilfe der zerstörungsfreien Prüfverfahren Radar und Ultraschallecho können diese Bewehrungselemente, auch die in größeren Einbautiefen, detektiert werden. Da die Verfahren auf unterschiedlichen physikalischen Grundprinzipien basieren, ist für die Lösung anspruchsvoller Prüfaufgaben der komplementäre Einsatz beider Verfahren sinnvoll. Für die effektive Nutzung der komplementären Information sind nicht nur die maximal möglichen Detektionstiefen von Interesse, sondern auch die Genauigkeit bei der Ermittlung der Detektionstiefen bzw. bei der Ermittlung der Betondeckungen über den Bewehrungselementen. In diesem Beitrag wird der Einfluss verschiedener vom Prüfobjekt bestimmter Parameter erörtert. Zu Ihnen gehören die Einbautiefe der Bewehrungselemente, die Größe der Bewehrungselemente und der Einfluss vorliegender Bewehrung. Außerdem werden im Vorfeld betrachtete Parameter, die durch die Gerätekonzeption, die Messstrategie bzw. die Auswertestrategie auf die Messgrößen wirken, vorgestellt und ihr Einfluss quantitativ beschrieben. Inbegriffen ist hier der Vergleich der Ergebnisse von rekonstruierten und nichtrekonstruierten Daten. Durch die Ermittlung der einzelnen Unsicherheitsbeiträge lässt sich die Zuverlässigkeit der Prüfverfahren verbessern und die Genauigkeit bei der Angabe der Betondeckung quantitativ beurteilen. Die Beiträge bilden zudem die Basis für die Entwicklung von Auswertestrategien, bei denen die Daten der Radar- und Ultraschallechomessungen unter Ausnutzung der verfahrensspezifischen Vorzüge miteinander fusioniert werden. Die Parameterstudien erfolgten an Testkörpern mit Bewehrungselementen in bekannter Einbautiefe. Gemäß dem heutigen Stand der Technik wurden mit beiden Prüfverfahren automatisierte Messungen auf kongruenten Prüfflächen durchgeführt und dreidimensionale Datensätze verwendet.
P3	3-D-Visualisierung von Radar- und Ultraschallecho-Daten mit ZIBAmira D. Streicher, Ingenieurbüro Dipl.-Ing. D. Streicher, Potsdam M. Krause, BAM, Berlin C. Boller, Universität des Saarlandes, Saarbrücken O. Paetsch, S. Prohaska, R. Seiler, Zuse-Institut Berlin (ZIB) Kurzfassung: Anwendungen der zerstörungsfreien Prüfverfahren Radar und Ultraschallecho an Stahl- und Spannbetonb... mehr Kurzfassung: minimieren Anwendungen der zerstörungsfreien Prüfverfahren Radar und Ultraschallecho an Stahl- und Spannbetonbrücken zeigen, dass mit ihnen Bauteilgeometrien nachgewiesen und im Beton eingebaute Bewehrungsstäbe, Spannglieder und auch Entwässerungsrohre detektiert werden können. Für die Lösung anspruchsvoller Prüfaufgaben ist jedoch zu empfehlen, die beiden Verfahren komplementär einzusetzen. Ergänzungen durch Messungen mit Betondeckungsmessgeräten, Informationen aus Bauunterlagen u. ä. und/ oder die Unterstützung durch Simulationsrechnungen können in komplexen Prüfsituationen notwendig sein. Ebenso sind der qualitative und quantitative Vergleich von Ergebnissen verschiedener Messkonfigurationen und Verfahren sowie die Überlagerung mit CAD-Bauzeichnungen im Rahmen von Forschungsarbeiten erwünscht. Nach dem heutigen Stand der Technik und Forschung werden zur Untersuchung eines Betonbauteils Radar und Ultraschallecho in Reflexionsanordnung in vorher gewählten Messrastern über die Bauteiloberfläche geführt. Die Darstellung der Messergebnisse erfolgt durch die Abbildung der gemessenen Reflexionsamplituden über Ort und Zeit in Grauwerten oder Farbzuweisungen. Die verfahrensbezogenen Auswerteprogramme verfügen dafür über Visualisierungsmodule, die die Interpretation der Daten anhand von Schnittbildern oder Projektionen parallel und senkrecht zur Messfläche ermöglichen. Mit dem ZIBAmira Visualisierungssystem können die Ergebnisse verfahrensübergreifend, derzeit von Radar und Ultraschallecho, einheitlich und aneinander angepasst dargestellt werden. Zusätzlich lassen sich die Daten der Verfahren durch einfache Rechenoperationen miteinander überlagern und Zusatzinformationen zum Bauteil in Form von CAD Zeichnungen integrieren. Im Beitrag werden die Anpassungsschritte des ZIBAmira Visualisierungssystems an die Erfordernisse für die 3D-Visualisierung der ZfPBau-Ergebnisse beschrieben, Ergebnisse vorgestellt und Zukunftsperspektiven aufgezeigt.
P4	Feuchteabhängigkeit der Ultraschallgeschwindigkeit und des Biegeelastizitätsmoduls für Holz S. Körper, S. Göller, M. Krause, I. Stephan, BAM, Berlin Kurzfassung: Die zerstörungsfreie Prüfung an Holz erhält durch die Planung von Konstruktionen mit erhöhten techn... mehr Kurzfassung: minimieren Die zerstörungsfreie Prüfung an Holz erhält durch die Planung von Konstruktionen mit erhöhten technischen Belastungsanforderungen, wie z.B. im Hochbau, für Windkraftanlagen-türme aus Holz oder der Instandhaltung denkmalgeschützter Kirchen zunehmend Aufmerksamkeit. Dabei können mittels Ultraschallprüfverfahren Grenzflächen oder Fehlstellen detektiert werden. Das Ultraschallechoverfahren wird für diese Fragestellungen bereits an Deckenbalken und für Brettschichtholz erfolgreich eingesetzt. Jedoch sind die Einflussgrößen auf die Ultraschallgeschwindigkeit noch nicht vollständig untersucht. Eine wichtige Größe für die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschalls in Holz ist der Feuchtegehalt unterhalb der Fasersättigung, also bei Werten <30% Holzfeuchte. Für den Bereich sehr geringer Holzfeuchten <10%, die auch bei Konstruktionen im Außenbereich eine wichtige Rolle spielen, sind noch keine eindeutigen Ergebnisse bekannt. Da der Feuchtegehalt auch direkten Einfluss auf die Biegefestigkeit besitzt, lässt sich über eine Messung der Ultraschallgeschwindigkeit auf den Elastizitätsmodul des Holzbauteils schließen. Wird Holz feucht, verschlechtern sich dessen Belastungseigenschaften. Die Ortung solcher Bereiche ist also eine wichtige Aufgabe für die zerstörungsfreie Prüfung. Dieser Beitrag zeigt Ergebnisse über den Zusammenhang zwischen der Ausbreitungs¬ge-schwindigkeit von Ultraschallpulsen für Transversal- und Longitudinalwellen in unter-schiedlichen Symmetrierichtungen und der Biegefestigkeit. Dabei wurden Messungen für verschiedene Holzfeuchten im gesamten ungesättigten Feuchtebereich durchgeführt. Außerdem werden weitere Einflüsse wie die Holzart, die Rohdichte, der Winkel zur Faser, die Jahrringbreite mit Frühholz- und Spätholzanteil betrachtet
Computertomographie
P5	Verwendung eines mechanischen Streustrahlungsfilters für die Mikrocomputertomographie B. Illerhaus, BAM, Berlin S. Arnold, PerkinElmer Technologies, Walluf Kurzfassung: Diffuse Steustrahlung kann die Ergebnisse der 3D-CT wesentlich verschlechtern. Eine Softwarekorrekt... mehr Kurzfassung: minimieren Diffuse Steustrahlung kann die Ergebnisse der 3D-CT wesentlich verschlechtern. Eine Softwarekorrektur ist möglich, basiert aber auf unbekannten Schätzwerten. Deswegen haben wir einen mechanischen Streustrahlungsfilter, wie sie auch in den bildgebenden Verfahren der Medizin verwendet werden, vor dem Detektor getestet. In den durchgeführten Messungen zeigte sich eine hohe Unterdrückung der Streustrahlung. An Proben aus Beton von 70 mm Durchmesser wird gezeigt, daß eine Korrektur der Strahlaufhärtung ohne die Annahme eines Streuuntergrundes möglich ist, ein wesentlicher Nachteil der 3D-CT kann so entfallen.
P6	Korrektur des Hinterleuchtens an CT-Synchrotrondaten A. Lange, A. Kupsch, B.R. Müller, BAM, Berlin M.P. Hentschel, TU Berlin Kurzfassung: In den unterschiedlichsten Methoden der Computertomographie tritt häufig ein diffuses Untergrundsig... mehr Kurzfassung: minimieren In den unterschiedlichsten Methoden der Computertomographie tritt häufig ein diffuses Untergrundsignal in den Einzelprojektionen auf, das eine exakte Bestimmung der Dichte eines untersuchten Objekts erschwert. Im Falle der Parallelstrahl-CT mit Synchrotronstrahlung handelt es sich um diffuse Streuung sichtbaren Lichts im Fluoreszenzschirm und Linsensystem, das vor der CCD-Kamera angeordnet ist. Dieses sogenannte Hinterleuchten erzeugt eine Modulation der projizierten Masse als Funktion der Phase (Projektionswinkel) und des Aspektverhältnisses des Objektes. Der Einfluss des Hinterleuchtens ist abhängig vom Objektumfang (Dynamik) und der Größe des von der Probe abgeschatteten Detektorbereiches. Dies hat u.a. zur Folge, dass Abweichungen vom Absorptionsgesetz auftreten, die umso stärker ausgeprägt sind, je weniger Detektorfläche vom Objekt abdeckt wird und je stärker das Objekt schwächt. Dabei können Aufhärtungseffekte wegen der monochromatischen Strahlung ausgeschlossen werden. Mit Referenzmessungen und einem isotropen, homogenen Ansatz, der diese Abweichung als Hinterleuchten beschreibt, lassen sich die auftretenden Fehler deutlich verringern. Die artefaktischen Auswirkungen auf CT-Rekonstruktionen werden anhand von simulierten Daten (Modellrechnungen) demonstriert.
P7	Tomografische Methoden für die Brennstoffzellenforschung T. Arlt, Helmholtz-Zentrum Berlin A. Kupsch, A. Lange, BAM, Berlin C. Hartnig, Chemetall, Frankfurt a. Main K. Wippermann, Forschungszentrum Jülich J. Banhart, R. Grothausmann, A. Hilger, N. Kardjilov, I. Manke, H. Markötter, Helmholtz-Zentrum Berlin M.P. Hentschel, TU Berlin J. Haußmann, P. Krüger, Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Ulm Kurzfassung: Brennstoffzellen stellen eine der vielversprechendsten Alternativen zu herkömmlichen Energieversorg... mehr Kurzfassung: minimieren Brennstoffzellen stellen eine der vielversprechendsten Alternativen zu herkömmlichen Energieversorgungsmethoden dar. Die Vorteile der Brennstoffzellentechnik sind beispielsweise der hohe Wirkungsgrad, die vielseitige Einsetzbarkeit sowie Integrierbarkeit in bestehende Energieversorgungssysteme. Für ein tiefgreifendes Verständnis der mikro- und makroskopischen Auswirkungen der elektrochemischen Abläufe auf die Komponenten einer Zelle werden unter anderem bildgebende Methoden eingesetzt. In diesem Beitrag soll die Forschung auf dem Gebiet der Brennstoffzelle anhand von tomografischen Methoden veranschaulicht werden. Hierzu wurden Ergebnisse aus tomografischen Messungen, die auf Neutronen, Synchrotron und Elektronen basieren, mit anderen Messmethoden, wie beispielsweise der ortsaufgelöster Stromdichtemessung, kombiniert. Aufbauend hierauf können gezielte Änderungen am Design des Gasversorgungssystems in der Zelle sowie an den Struktur- und Oberflächeneigenschaften der eingesetzten Materialien vorgenommen werden. In Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung in Ulm wurden hierzu Zellen entwickelt, deren Dimensionen den in der Praxis eingesetzten Brennstoffzellenstacks nahe kommen um erzielte Ergebnisse auf diese Stacks übertragen zu können. Auch Alterungseffekte in den Brennstoffzellenkomponenten, wie zum Beispiel der Gasdiffusionsschichten, können auf diese zerstörungsfreie Art aufgezeigt werden. Die Elektronentomografie liefert einen entscheidenden Beitrag zum Verständnis auf kleiner Größenskala im nm-Bereich. Hiermit können vor allem Einblicke in die atomaren Agglomerationen von Katalysatorpartikeln gewonnen werden. Die Ergebnisse eignen sich zur gezielten Optimierung im Herstellungsprozess von Katalysatoren sowie der Analyse neuartiger Elementsysteme.
P8^[Mo.4.B]	Verbesserte Elektronen-Tomographie mittels DIRECTT-Algorithmus A. Kupsch, A. Lange, BAM, Berlin R. Grothausmann, I. Manke, Helmholtz-Zentrum Berlin M.P. Hentschel, TU Berlin Kurzfassung: Tomographische Messungen in Elektronenmikroskopen beziehen ihren Reiz aus der konkurrenzlosen Ortsa... mehr Kurzfassung: minimieren Tomographische Messungen in Elektronenmikroskopen beziehen ihren Reiz aus der konkurrenzlosen Ortsauflösung im Nanometerbereich. Allerdings bringen sie neben dem hohen Aufwand bei der Probenpräparation auch eine außerordentliche Häufung von Restriktionen der Messung mit sich, die bei Verwendung herkömmlicher Rekonstruktionsalgorithmen zu erheblichen Artefakten führen. Diese Restriktionen betreffen: partielle Nichtdurchstrahlbarkeit, einen eingeschränkten Winkelbereich, wenige Projektionen in Bezug auf die Detektorgröße, zu große Proben, instabile Rotationsachse, variierende Winkelinkremente sowie Probenveränderungen während der Messung. Der DIRECTT-Algorithmus (Direkte iterative Rekonstruktion computer-tomographischer Trajektorien) kann, abgesehen von der Probenveränderung, sämtliche dieser Restriktionen geeignet berücksichtigen. Die phasenabhängige lokale Sichtbarkeit betrifft opake und achsferne Volumenelemente. Die auftretenden, teils unvollständigen Bahnen lassen sich mittels einer Treffertabelle und geeigneter Auswahl iterativ behandeln. Außerdem kann das Rekonstruktionsvolumen über die Detektorlänge hinaus erweitert werden. Damit gelingt eine weitgehende Unterdrückung von Rekonstruktionsartefakten, insbesondere der sonst dominanten Streifenartefakte, und eine deutliche Erhöhung der Ortsauflösung. Die Verbesserung der Rekonstruktionsqualität wird anhand von Modell- und experimentellen Daten gezeigt.
P9	Synchrotron-Röntgen-Radiographie und -Tomographie einer Brennstoffzelle H. Markötter, Helmholtz-Zentrum Berlin H. Riesemeier, BAM, Berlin T. Arlt, J. Banhart, I. Manke, Helmholtz-Zentrum Berlin J. Haußmann, M. Klages, P. Krüger, J. Scholta, Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Ulm Kurzfassung: Synchrotron Radiographie und Tomographie werden genutzt um dynamische Vorgänge in den Kanälen und i... mehr Kurzfassung: minimieren Synchrotron Radiographie und Tomographie werden genutzt um dynamische Vorgänge in den Kanälen und in der Gasdiffusionslage (GDL) einer Polymer Elektrolyt Membran Brennstoffzelle (PEM-FC) sichtbar zu machen und drei dimensional zu lokalisieren. Brennstoffzellen spielen in der Zukunft der Energieversorgung eine große Rolle und finden schon heutzutage eine vielseitige Verbreitung. Eine der Hauptaufgaben in der Forschung befasst sich mit dem Wassermanagement in der Zelle. Ist die Zelle zu trocken, so wird die Protonenleitfähigkeit herabgesetzt was in einer schlechten Zellleistung resultiert. Ist die Zelle dagegen zu feucht, so verstopft überschüssiges Wasser die GDL Poren und die Versorgung der Membran mit den Reaktionsgasen ist nicht gewährleistet. Bisherige radiografische Untersuchungen zeigen Vorgänge zwei dimensional zeitlich und räumlich hoch aufgelöst. Tomografische Untersuchungen zeigen dagegen eine Momentaufnahme der drei dimensionalen Verteilung des Wasserhaushaltes auf. Beide Techniken sind gut bekannt und etabliert. Die hier gezeigte Brennstoffzelle ist sowohl für die Radiografie als auch für die Tomografie geeignet. Der Vergleich der beiden Methoden erlaubt die beobachteten dynamischen Prozesse mit der 3D-Struktur zu vergleichen und die konkret beobachteten Transportpfade aufzufinden. So erhält man eine Methode, eine quasi in situ Tomographie, mit der man zerstörungsfrei und nicht invasiv die feinen Poren der GDL auf Transportphänomene hin während des Zellbetriebes untersuchen kann.
P10	Rohbildkorrekturen für die Artefaktreduktion in der Computertomographie V. Voland, S. Burtzlaff, S. Reisinger, N. Uhlmann, Fraunhofer IIS, EZRT, Fürth Kurzfassung: Unzulänglichkeiten im Computertomographie-System können eine verminderte Bildqualität zur Folge hab... mehr Kurzfassung: minimieren Unzulänglichkeiten im Computertomographie-System können eine verminderte Bildqualität zur Folge haben. Insbesondere in Abbildungen mit Voxelgrößen im Sub-Mikrometerbereich erzeugt diese reduzierte Bildqualität eine immense Vergrößerung der Messunsicherheit. Die Folge sind ungenaue Analyseergebnisse, eine hohe Pseudofehlerrate in der Prüfung und große Unsicherheiten in der Bestimmung von metrologischen Messgrößen. Am Fraunhofer EZRT wurden Verfahren entwickelt, die eine Korrektur systembedingter Artefakte erlauben. Es werden eine Reihe von Maßnahmen für eine Optimierung der Bildqualität ermöglicht: - Detektorversatz: Manipulationseinheiten besitzen nur eine begrenzte Anfahrgenauigkeit, die oft nicht ausreicht, um den Detektor ausreichend präzise mittig zu platzieren. Die Folge sind Doppelkonturen in der Rekonstruktion. Eine Bestimmung des Versatzes aus den Projektionen heraus erlaubt eine algorithmische Nachjustage des Systems und die Korrektur der Projektionsdaten. - Brennflecklage: Je nach Röntgenquelle kann der Brennfleck in seiner Lage zeitlich instabil werden. Gerade bei hochvergrößernden Abbildungen jedoch haben bereits kleinste räumliche Veränderungen des Brennflecks eine starke Verschiebung des projizierten Objekts zur Folge. - Kreisringkorrektur und blinkende Pixel: Kreisringartefakte sind durch Detektorinhomogenitäten bedingte Bildstörungen, die in der Rekonstruktion als ringförmige Strukturen auftreten. Die Erfahrung zeigt, dass gängige Maßnahmen eine Reduktion, aber keine vollständige Beseitigung der Kreisringartefakte bewirken. Eine zusätzliche algorithmische Artefaktkorrektur verbessert die Ergebnisse. Zudem können spontan blinkende Pixel bereits in der Projektion erkannt und korrigiert werden. - Ausleseartefakte: Ausleseartefakte haben ihren Ursprung in der Ausleseelektronik von TFT-Detektoren. Sie äußern sich bereits in der Projektion durch fehlerhafte Grauwertverläufe. Eine strukturerhaltende Korrektur wurde entwickelt. Die genannten Korrekturverfahren, deren Umsetzung in Software und deren Ergebnisse werden präsentiert.
P11	Industrielle Hochenergiebildgebung M. Salamon, Fraunhofer IIS, Fürth G. Errmann, S. Hebele, F. Sukowski, N. Uhlmann, Fraunhofer IIS, EZRT, Fürth R. Hanke, Julius-Maximilians-Universität Würzburg Kurzfassung: Aufgrund der allgemein steigenden Anforderungen an die Produktqualität und an deren Nachweis in kom... mehr Kurzfassung: minimieren Aufgrund der allgemein steigenden Anforderungen an die Produktqualität und an deren Nachweis in komplexen Entwicklungs- und Fertigungsprozessen gewinnt die industrielle Anwendung der Röntgentechnik als zerstörungsfreies Prüfverfahren immer mehr an Bedeutung. Etabliert haben sich Prüfmethoden wie die Radioskopie und Computertomographie für Aufgabenstellungen, die insbesondere mit der vorhandenen Röhren- und Detektortechnologie realisierbar sind, wie Inline-Radioskopie in der Gussteilfertigung oder Computertomographie an montierten kompakten Baugruppen. Der verstärkte Einsatz der Röntgentechnik als industriell einsetzbares zerstörungsfreies Prüfverfahren führt jedoch zu neuen Anwendungen, die mit den bisherigen Methoden und Komponenten nicht wirtschaftlich umzusetzen waren. Die wohl wesentlichste Einschränkung stellt dabei die Röhrentechnologie dar, die mit Maximalenergien von 450 keV eine zu geringe Durchdringungsfähigkeit für Objekte mit hohen Materialdicken besitzt und damit bspw. für Anwendung an großen endmontierten Baugruppen ungeeignet ist. Eine Möglichkeit, diese Einschränkungen zu überwinden bietet die Beschleunigertechnologie, die in den letzten Jahren ihren Weg von der reinen Forschungsanwendung in die industrielle Nutzung angetreten hat. Dank technologischer Weiterentwicklungen ist die Hochenergie-Strahlungserzeugung nicht mehr auf einen hochspezialisierten Anwenderkreis beschränkt sondern in der Bedienbarkeit und Zuverlässigkeit mit klassischen Röntgenröhren vergleichbar. Die neuartige Anwendung eröffnet einerseits neue Möglichkeiten der zerstörungsfreien Prüfung, andererseits stellt sie enorme Anforderungen an bildgebende Systeme dar, wie sie üblicherweise im industriellen Umfeld eingesetzt werden. Im Rahmen dieser Veröffentlichung werden neben dem aktuellen Hochenergie-Projekt am Fraunhofer Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT, die Möglichkeiten im Hinblick auf Durchdringungsfähigkeit von hoch absorbierenden Materialien sowie quantitative Eigenschaften von industriellen Flachbilddetektoren wie Kontrastempfindlichkeit, innere Streu- sowie Nachleuchteffekte bei hohen Photonenenergien an der aktuellen Ausbaustufe mit einem 9 MeV Linearbeschleuniger (SILAC) der Firma Siemens vorgestellt. Die Ergebnisse zeigen das Potential der Hochenergiebildgebung im Hinblick auf Durchdringungsfähigkeit und geben darüber hinaus Aufschluss über die erreichbare Bildqualität unter Verwendung industrieller Flachbilddetektoren.
P12^[Mo.4.B]	Schnelle Computertomographie und Analyse von Bohrkernen - Konzeption und Umsetzung J. Hess, Fraunhofer IIS, Fürth M. Eberhorn, Fraunhofer IIS, EZRT, Fürth M. Habl, Fraunhofer IIS, Fürth Kurzfassung: Eine Analyse von Bohrkernen erlaubt u. a. Rückschlüsse über die Gesteinsart, den Einfallswinkel der... mehr Kurzfassung: minimieren Eine Analyse von Bohrkernen erlaubt u. a. Rückschlüsse über die Gesteinsart, den Einfallswinkel der Gesteinsschicht, Lagerungsstörungen und vor allem über Öl- und Gasvorkommen. Die untersuchten Bohrkerne sind hierbei in der Regel bis zu 9 m lang bei einem Durchmesser von 5 cm - 10 cm. Ziel war es Kerne mit einem Durchmesser von bis zu 10 cm und einer Gesamtlänge von 3 m in kurzer Zeit, sowie Ausschnitte in einer möglichst hohen Auflösung zu tomographieren. Das realisierte Computertomographiesystem bietet hierzu zwei CT Aufnahmemodi. Mittels des ersten Modus, dem "Fast Scan" Modus, besteht die Möglichkeit einen Kern in einer groben Ortsauflösung (333 µm) mit Helix-CT Abtastung innerhalb von 6 Minuten komplett aufzunehmen. Der zweite Modus, der "High Resolution" Scan, ermöglicht es Ausschnitte des Kerns in einer feineren Ortsauflösung von bis zu 27 µm zu tomographieren. Besonders ist hierbei der Gesamtaufbau der Anlage zu erwähnen. Anstelle, wie in der ZfP üblich, dreht sich bei dieser Anlage, aufgrund des Gewichtes und der angeschlossenen Versuchsaufbauten, nicht der Kern sondern Röhren- und Detektoraufbau um den Bohrkern. Hierfür wurde ein auf Hartgestein basierendes luftgelagertes Manipulationssystem konstruiert, welches in der Lage ist, mehrere Tonnen hochpräzise zu positionieren. Durch die Objektgröße und die gleichzeitig hohe Anforderung an die Ortsauflösung auf der einen Seite und die Möglichkeit der schnellen CT Messung andererseits, entstehen große Datenmengen während der Messung und in der Rekonstruktion, deren Verarbeitung eine Herausforderung für das CT-System sowie die Bildauswertung darstellt. Zur Anwendung kommt ein Röntgendetektor mit einer aktiven Fläche von 2000 Pixel x 4000 Pixel sowie zwei Röntgenquellen, eine Minifokus- und eine offene Mikrofokusquelle. Systemaufbau, Messmodi, Bildauswertemethoden und Ergebnisse werden präsentiert.
P13^[Mo.4.B]	Streustrahlenmessung und -korrektur mittels räumlicher Primärmodulation in der CT K. Schörner, M. Goldammer, J. Stephan, Siemens, München Kurzfassung: Streustrahlung führt in der industriellen Röntgen-CT zu erheblichen Artefakten in den rekonstruiert... mehr Kurzfassung: minimieren Streustrahlung führt in der industriellen Röntgen-CT zu erheblichen Artefakten in den rekonstruierten CT-Volumina, insbesondere zu Streifenartefakten, Kontrastverlusten und einer Wölbung im Grauwert-Linienprofil in homogenen Materialbereichen ("Cupping"). Eine neue Technik zur Messung des Streustrahlenanteils, die auf dem Prinzip der räumlichen Modulation des Primärsignals basiert, wird in dieser Arbeit vorgestellt. Ursprünglich entwickelt für medizinische Anwendungen wird bei dieser Technik ein sogenannter Primärmodulator in den Strahlengang vor dem Prüfobjekt eingefügt. Er sorgt durch eine z.B. schachbrettartige Anordnung von Kupferfeldern für eine räumliche Modulation des Primärsignals auf dem Detektor. Im Gegensatz dazu geht bei den auftretenden Compton-Streuprozessen im Objekt diese Signalmodulation verloren. Durch geeignete Algorithmen können in der fouriertransformierten Projektion Primär- und Streusignal getrennt und eine Abschätzung der Höhe und räumlichen Verteilung des Streuanteils vorgenommen werden. Durch eine entsprechende Korrektur der Bilder erhält man schließlich erheblich verbesserte Rekonstruktionen. Der Vorteil dieser Methode gegenüber anderen experimentellen Messverfahren, z.B. Streuabschätzung mittels Beamstop-Array, liegt darin, dass der Streuanteil idealerweise simultan zu den normal aufgenommenen CT-Projektionen bestimmt werden kann, d.h. keine zusätzlichen Aufnahmen notwendig werden. Neben der Darstellung der Methode werden erste Ergebnisse von streustrahlkorrigierten Projektionen und CTs von technischen Objekten mittels Primärmodulation vorgestellt.
Durchstrahlungsprüfung (RT) / Strahlenschutz
P14	ALARA in der ZfP B. Sölter, DGZfP, Berlin H.-J. Malitte, Berlin E. Reinhardt, Bezirksregierung Köln Kurzfassung: Es wird aufgezeigt, wie die Optimierung / Reduzierung von Strahlenbelastungen des Prüfpersonals und... mehr Kurzfassung: minimieren Es wird aufgezeigt, wie die Optimierung / Reduzierung von Strahlenbelastungen des Prüfpersonals und der Zivilbevölkerung in den letzten Jahren verbessert wurde und welche internationalen und nationalen Forderungen zu beachten sind. Unter anderem werden die Dosisbelastungen in den letzten 10 Jahren dargestellt und Möglichkeiten zu weiteren Reduzierungen,z.B. durch Nutzung Kollimatoren, aufgezeigt.
P15	Strahlenschutzausbildung für die ZfP H.-J. Malitte, Berlin C. Kaps, B. Sölter, DGZfP, Berlin Kurzfassung: Es wird dargestellt welche Ausbildungszeiten im Strahlenschutz nach der Röntgenverordnung und der S... mehr Kurzfassung: minimieren Es wird dargestellt welche Ausbildungszeiten im Strahlenschutz nach der Röntgenverordnung und der Strahlenschutzverordnung im Bereich ZfP für die Erlangung der Fachkunde erforderlich sind. Dabei wird auf das Modulsystem und die von der DGZfP angebotenen Strahlenschutzkurse eingegangen. Die erforderliche Fachkunde beim Umgang mit RFA-Geräten wird erläutert sowie die Möglichkeiten zur Aktualisierung bzw. Erhalt der Fachkunde.
P16	Strahlenschutz beim ortsveränderlichen Umgang mit Betatrons bis 7,5 MeV H.-J. Malitte, Berlin J. Beckmann, B. Redmer, BAM, Berlin Kurzfassung: Sicherheitsrelevante, dickwandige Bauteile bzw. Baugruppen werden verstärkt in der Durchstrahlungsp... mehr Kurzfassung: minimieren Sicherheitsrelevante, dickwandige Bauteile bzw. Baugruppen werden verstärkt in der Durchstrahlungsprüfung vor Ort untersucht. Für diese Prüfaufgaben können Hochenergiestrahlenquellen, wie z.B. Betatrons bis 7,5 MeV, eingesetzt werden. In dem Beitrag werden die erforderlichen Strahlenschutzmaßnahmen zur Einhaltung der Kontrollbereichsgrenze von 40 µSv/h dargestellt. Es wird der mobile (ortsveränderliche) Einsatz von Betatrons und eines Gammastrahlers Cobalt-60 anhand von Messwerten aus der praktischen Prüfung und Freifeldversuchen verglichen und eine Aussage zum Strahlenschutz beim Umgang mit Betatrons vor Ort gegeben.
P17	Optimierung hochauflösender Stabanoden für den industriellen Dauereinsatz J.P. Steffen, T. Fröba, X-RAY WorX, Garbsen Kurzfassung: Qualitäts- und Sicherheitsprüfungen in der Industrie erfordern immer häufiger die Erkennung von Def... mehr Kurzfassung: minimieren Qualitäts- und Sicherheitsprüfungen in der Industrie erfordern immer häufiger die Erkennung von Defekten im Bereich unterhalb von 1/10 mm. Die effiziente Anwendung der Radiographie und Radioskopie erfordert hierbei stabile und hoch auflösende Röntgenquellen mit hohen Standzeiten. Die Röntgenprüfung an schwer zugänglichen Stellen mit Hilfe hoch auflösender Stabanodenröhren kann Prüfzeiten deutlich reduzieren und gleichzeitig die Erkennungsrate von Defekten durch die höhere Vergrößerung verbessern. Die X-RAY WorX GmbH hat sich die Weiterentwicklung hoch auflösender Mikrofokus Stabanoderöhren zum Ziel gesetzt, um den gestiegenen industriellen Anforderungen auch in der Prüfung z.B. von Hohlkammerprofilen und Behälterbodenschweißungen oder bei der Tankprüfung zu begegnen. So haben die Entwickler von X-RAY WorX die Standzeiten der Stabanoden deutlich verbessert. Dazu wurde ein neues Kühlkonzept entwickelt, das nun eine komplette innenliegende Kühlung der gesamten Stabanode einschließlich des Targets ermöglicht. Die Belastung wichtiger Verschleißteile wird dadurch auf ein Minimum reduziert. Dieser Vortrag liefert einen kurzen Überblick über Anwendungsgebiete von Stabanodenröhren. Dann wird die neue innenliegende Kühlung vorgestellt und die Verbesserung gegenüber herkömmlichen - nur am Target gekühlten - Stabanoden diskutiert.
P18	Konzept zur Steuerung von Röntgenexperimenten V. Voland, J.-I. Tiemegni, N. Uhlmann, T. Wörlein, Fraunhofer IIS, EZRT, Fürth F. Kargl, German Aerospace Center, Köln Kurzfassung: Die Erfahrung zeigt einen Bedarf an Möglichkeiten zur automatisierten Steuerung und Analyse von Rön... mehr Kurzfassung: minimieren Die Erfahrung zeigt einen Bedarf an Möglichkeiten zur automatisierten Steuerung und Analyse von Röntgenexperimenten im Labor von Forschungseinrichtungen. Um eine optimale Beobachtbarkeit der erwarteten Effekte zu gewährleisten, ist eine Methode notwendig, um im Allgemeinen achsfreie Radioskopiesysteme schnell und zeitlich definiert anzusteuern. Das Fraunhofer EZRT hat eine Software entwickelt, die diesen Anforderungen gerecht wird. Eine Aufnahme von Bildsequenzen, die bei Bedarf von externen Signalen angestoßen wird (z.B. temperaturabhängig), ermöglicht die Beobachtung und Analyse dynamischer Vorgänge. Es stehen Filterungen und weitere Bildoperationen zur Verfügung, um eine optimale Visualisierung zu gewährleisten. Durch eine Livemittelung können vorab optimierte Messparameter gefunden werden. Die folgenden Anwendungen haben sich bisher herauskristallisiert: - Zeitliche Beobachtung von Diffusionsprozessen - Analyse großer Objekte durch passgenaues Zusammensetzen von beliebig vielen Projektionen - Analyse von Zug-/Belastungsversuchen entweder zeitlich fein abgetastet oder belastungsunabhängig im Fall zyklischer Schwingungen Als Anwendungsbeispiel sollen die Erstarrungsprozesse flüssiger Aluminiumlegierungen detailliert vorgestellt werden. Traditionell werden Diffusionsvorgänge in flüssigen Legierungen mit Kapillartechniken gemessen. Die Proben werden dabei bis zur Glut erhitzt, abgekühlt und nach der vollständigen Erstarrung analysiert. Diverse Effekte während der Erwärmung und Abkühlung der Proben können sich negativ auf die Analyseergebnisse auswirken. Die Röntgenbildgebung ist ein zusätzliches Verfahren, mit dem die Effekte beobachtet werden und ihnen entgegen gewirkt werden kann. In der Röntgenaufnahme wird ein Grauwertprofil über die Kapillarlänge schritthaltend analysiert und daraus der Grad der Vermischung zweier Materialien über die Zeit abgeleitet. Für die Bildaufnahme sind äquidistante Zeitabstände unerlässlich. Potentiale des Softwarekonzepts, sowie weitere Ergebnisse von Experimenten, die aktuell am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt durchgeführt werden, werden präsentiert.
P19^[Mo.4.B]	Radiometrische Untersuchungen an Holz und Holzwerkstoffen unter Einsatz ionisierender Strahlung K. Solbrig, K. Frühwald, Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Lemgo M. Gruchot, SWEDSPAN, Hultsfred, Schweden J.B. Ressel, Universität Hamburg Kurzfassung: Die Rohdichte von Holz und Holzwerkstoffen spielt in der Holzbe- und -verarbeitung eine zentrale Ro... mehr Kurzfassung: minimieren Die Rohdichte von Holz und Holzwerkstoffen spielt in der Holzbe- und -verarbeitung eine zentrale Rolle, da sie nahezu alle physikalischen und elastomechanischen Materialeigenschaften beeinflusst. Gleiches gilt für die Materialfeuchte, die sich aufgrund der Hygroskopizität von Holz und Holzwerkstoffen entsprechend dem Umgebungsklima einstellt. Neben gravimetrischen Verfahren zur Dichtebestimmung gehören heute radiometrische Verfahren (i. d. R. mit Röntgen- oder γ-Strahlung mit Intensitäten von 30 - 60 keV) zum Stand der Technik. Dabei ist insbesondere die Bestimmung von Dichtegradienten an kleinen Probekörpern Gegenstand der Untersuchungen (z. B. Jahrringanalyse an Bohrkernen, Bestimmung des Rohdichteprofils an Holzwerkstoffplatten). Holz als hygroskopischer Werkstoff ist keine Elementsubstanz, was die Einbeziehung verschiedener Massenschwächungskoeffizienten bei der Berechnung der Dichte unter Anwendung des Beer’schen Gesetzes erfordert. Bei UR = 60 keV beträgt der Massenschwächungskoeffizient der reinen, darrtrockenen Holzsubstanz μ/ρ = 0,0193 m2 kg-1 und von Wasser μ/ρ = 0,021 m2 kg-1. In den Massenschwächungskoeffizienten der zu untersuchenden Probe mit bekanntem Feuchtegehalt fließen beide Werte gewichtet ein. Holz als inhomogener Werkstoff kann innerhalb ein und derselben Probe sowohl Dichte- als auch Feuchteschwankungen aufweisen, wodurch eine Kalibrierung auf einen in Betracht kommenden Dichte- und Feuchtebereich erforderlich wird. Dies und die Klimatisierung der Proben beeinflussen die Qualität der Messergebnisse, was durch Untersuchungsergebnisse verdeutlicht wird. Darüber hinaus werden dynamische Vorgänge (Wasserdampfsorption/-diffusion, Heißpressvorgang bei Holzwerkstoffen) betrachtet, bei denen es während eines Messzyklus gleichzeitig zu Feuchte- und Dichteänderungen kommt. Eine getrennte Betrachtung simultan ablaufender Feuchte- und Massebewegungen wird erschwert, da die Massenschwächungskoeffizienten der Holzsubstanz und des Wassers im gleichen Größenordnungsbereich liegen. Dies erfordert die Adaptierung weiterer radiometrischer Methoden. Bei Anwendung von Dual-Energy X-Ray wird die Energieabhängigkeit des Massenschwächungskoeffizienten genutzt, wodurch der gewünschte Kontrast erzielt werden kann. Ähnliches kann durch parallelen Einsatz von Röntgen- und Neutronenstrahlung erreicht werden. Bei Neutronenstrahlung weist Wasserstoff den höchsten Wirkungsquerschnitt auf.
P20^[Mo.4.B]	Einstrahlgeometrie und Erkennbarkeit von Objekten in der Röntgenrückstreuradiographie K. Osterloh, U. Ewert, D. Fratzscher, M. Jechow, N. Wrobel, U. Zscherpel, BAM, Berlin Kurzfassung: Die gegenwärtig in der Praxis angewandten Verfahren zur Rückstreuradiographie verwenden einen wande... mehr Kurzfassung: minimieren Die gegenwärtig in der Praxis angewandten Verfahren zur Rückstreuradiographie verwenden einen wandernden Bleistiftstrahl und großflächige, hochempfindliche Detektoren. Der Ort der Rückstrahlung wird durch die Strahlposition bestimmt, die Intensität durch die gemessene Strahlendosis (/1/). Ein Vorteil dieses Verfahrens ist die relativ niedrige Strahlendosis für das Objekt, der Nachteil aber, dass einige Strukturen unerkannt bleiben können. So werden z.B. absorbierende Details, die in einer rückstreuenden Umgebung eingebettet sind, überstrahlt und bleiben daher unsichtbar. Weiterhin kann auch ein rückstrahlender Hintergrund, z.B. eine Wand, die davor liegenden Objekte überstrahlen, es sei denn, sie absorbieren stark, dass sie silhouettenartig wieder erkennbar werden. Dies trifft aber nur dann zu, wenn diese nicht durch streuendes Material abgedeckt sind. Einen Ausweg bietet ein Abbildungsverfahren mit einer bildgebenden Kamera, die strahlenbedingt aus dickwandigem Abschirmmaterial aufgebaut ist. Eine Abbildung nach dem Lochkameraprinzip ist mit einer speziell geformten Schlitzblende möglich (/2/, /3/, /4/). Dabei wird das Objekt insgesamt mit der Röntgenstrahlung angestrahlt, quasi "erhellt". Mit dieser Anordnung ist es möglich, durch zusätzlich aufgestellte Abschirmungen gewisse Bereiche auszublenden, so z.B. vorne liegende streuende. Dadurch können eingebettete absorbierende Details sichtbar gemacht werden. Nach diesem Prinzip gelingt es auch, selektiv streuende Details anzustrahlen, um sie in ihrer individuellen Form unabhängig von der Umgebung darzustellen. Die frei wählbare Einstrahlgeometrie ermöglicht vielerlei Darstellungsmöglichkeiten mit Objekten, die einer höheren Strahlendosis ausgesetzt werden können. /1/ O. Hupe, U. Ankerhold, Determination of Ambient and Personal Dose Equivalent for Personnel and Cargo Security Screening, Rad. Protect. Dosimetry 121(4), 429-437, 2006 /2/ K. Osterloh, U. Ewert, H.-J. Knischek: Blende für eine bildgebende Einrichtung, Patent DE 10 2005 029 674, erteilt 21. August 2008 /3/ K. Osterloh, U. Ewert, H.-J. Knischek, U. Zscherpel, Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Schlitzblenden, Patent DE 10 2007 057 261, erteilt am 06.08.2009 /4/ K. Osterloh, U. Ewert, U. Zscherpel, Blende für eine Bildgebende Einrichtung, Patent DE 10 2008 025 109, erteilt am 17.06.2010
P22	Multisensorielle Messsysteme mit modularem Aufbau C. Homma, H. Euler, M. Goldammer, W. Heine, Siemens, München Kurzfassung: Um dem ständig steigenden Bedarf an zerstörungsfreier Prüfung gerecht zu werden und durch die forts... mehr Kurzfassung: minimieren Um dem ständig steigenden Bedarf an zerstörungsfreier Prüfung gerecht zu werden und durch die fortschreitende Digitalisierung, sind in den letzten Jahren alle Prüfverfahren mit dem Ziel einer weitgehenden Automatisierung entwickelt bzw. weiterentwickelt worden. So kommt heute je nach Applikation die Methode zum Einsatz, die den besten Kompromiss hinsichtlich Defekterkennbarkeit, Geschwindigkeit oder Kosten darstellt. Dennoch könnte durch die Kombination mehrerer Verfahren die Prüfqualität noch gesteigert werden. Um den Anforderungen der unterschiedlichen Prüfaufgaben von der Herstellung bis hin zur Serviceinspektion von Gasturbinenschaufeln gerecht zu werden wurde ein multisensorieller Ansatz mit einem modularen Konzept entwickelt – das Global Inspection System. Es bietet eine für die jeweilige Aufgabenstellung maßgeschneiderte Kombination unterschiedlicher zerstörungsfreier Prüftechniken. Dabei reicht die Palette von 3D-Triangulationsverfahren mit Streifenprojektion, über 2D- und 3D-Bildverarbeitungstechniken bis hin zu verschiedenen aktiven Thermografieverfahren. Als Beispiel wird ein neues Konzept von Prüfsystemen vorgestellt, das sich für die Wareneingangsprüfung von Gasturbinenschaufeln bereits im Einsatz befindet. Hier wurden die 3D-Messtechnik sowie Blitz- und Heißluftthermografie integriert, womit in nur einem Messzyklus verstopfte Kühlkanäle und Delaminationen der Wärmedämmschicht gefunden werden können. Dabei werden die Ergebnisse auf dem ebenfalls gemessenen 3D-Oberflächenmodell der Schaufel dargestellt. Die erzielten standardisierten Resultate können leicht analysiert werden und bieten das Potenzial einer vollautomatischen Inspektion. Momentan werden die in der Datenbank gesammelten Informationen zwar noch manuell ausgewertet, der nächste Schritt zum vollautomatischen Detektieren, Klassifizieren und Evaluieren der unterschiedlichen Fehlertypen wird aber bereits entwickelt.
P23	Röntgenprüfung keramischer Hitzeschilde M. Goldammer, Siemens, München W. Heinrich, Siemens, Berlin W. Beutel, K. Schörner, J. Stephan, Siemens, München Kurzfassung: Steigende Wirkungsgrade von Gasturbinen erfordern immer höhere Gastemperaturen und stellen dadurch ... mehr Kurzfassung: minimieren Steigende Wirkungsgrade von Gasturbinen erfordern immer höhere Gastemperaturen und stellen dadurch entsprechende Anforderungen an die verwendeten Komponenten. Im Bereich der Brennkammer und der Turbinenschaufeln kommen daher in großem Umfang keramische Werkstoffe zum Einsatz. Durch die poröse Struktur von Keramik lassen sich allerdings viele der gängigen Prüfverfahren und insbesondere Farbeindringverfahren nicht einsetzen. Die Röntgen-Computertomografie hat das Potenzial diese Lücke zu schließen und neben der ZfP im gleichen Arbeitsschritt auch Aufgaben der dimensionellen Messung zu übernehmen. Die Anwendung der Tomografie zur Prüfung von keramischen Hitzeschilden, die in Brennkammern eingesetzt werden, wurde evaluiert im Hinblick auf die Einsatzmöglichkeit zur Risserkennung und Maßprüfung. Ziel war dabei eine 100%-Prüfung im Anschluss an die Fertigung - daher spielt zum einen die minimal erreichbare Prüfzeit eine besondere Rolle. Zum anderen sind entsprechende Möglichkeiten zur vollständigen Automatisierung der Bewertung notwendig, um einen hohen Durchsatz unabhängig vom Prüfer zu erreichen. Für diese Anwendung wurde ein Verfahren zur automatisierten Risserkennung entwickelt und an einer Reihe von Testmessungen erprobt. Im Vortrag werden Ergebnisse zur Rissprüfung und Maßprüfung vorgestellt, ausgewählt aus einer großen Anzahl von durchgeführten Messungen und Simulation, um die Möglichkeiten und Grenzen der Tomografie auszuloten.
P90	Beförderung radioaktiver Stoffe in der ZfP nach ADR 2011 B. Sölter, DGZfP, Berlin H.-J. Malitte, Berlin E. Reinhardt, Bezirksregierung Köln
Materialcharakterisierung (Gefüge, Härte usw.)
P25	Restaustenitbestimmung - vergleichende Untersuchung mit zerstörungsfreien Messmethoden L. Spieß, TU Ilmenau G. Teichert, MFPA Weimar, Ilmenau S. Morgenbrodt, P. Schaaf, TU Ilmenau Kurzfassung: Der Restaustenitgehalt bestimmt maßgeblich die mechanischen Eigenschaften von wärmebehandelten Baut... mehr Kurzfassung: minimieren Der Restaustenitgehalt bestimmt maßgeblich die mechanischen Eigenschaften von wärmebehandelten Bauteilen. Die Bestimmung über metallographische Verfahren ist aufwendig und oft nicht durchführbar, stellt aber das derzeit geforderte Referenzverfahren zur Bestimmung des Restaustenitgehalts dar. Mittels röntgenografischer quantitativer Phasenanalysen (nach ASTM-Verfahren und modifizierter Rietveld-Methode), Neutronenbeugung, magnetinduktiver Messungen (Ferritscope) und mittels Wirbelstrommessungen wurde an verschiedenen wärmebehandelten Stählen und Gußeisen der Restaustenitgehalt bestimmt. Die Vergleichbarkeit der Messverfahren wird vorgestellt und diskutiert.
P26^[Mo.4.C]	Bestimmung von Werkstoffkenngrößen mittels der instrumentierten Eindringhärteprüfung L. Spieß, TU Ilmenau G. Teichert, M. Wilke, MFPA Weimar, Ilmenau R. Grieseler, P. Schaaf, TU Ilmenau Kurzfassung: Härtebestimmung mittels kleinster Lasten, z.B. 0,4 mN Endkraft, erzeugen Eindrücke eines Vickersdia... mehr Kurzfassung: minimieren Härtebestimmung mittels kleinster Lasten, z.B. 0,4 mN Endkraft, erzeugen Eindrücke eines Vickersdiamanten mit Eindringtiefen im Bereich kleiner 100 nm (Messunsicherheiten bei Kraftmessung < 40 µN, bei Wegmessungen < 100 pm) mit etwa gleichen Flächenabmessungen. Auf Grund der geringen Eindringtiefe und -fläche kann damit die Härte innerhalb einzelner Gefügebestandteile im Werkstück analysiert werden. Durch gleichzeitige Ermittlung der Kornorientierung mittels Beugung von rückgestreuten Elektronen bei streifenden Einfall (EBSD) lassen sich so z.B. auch anisotrope Werkstoffeigenschaften wie Härte und Eindringmodul (vergleichbar mit Elastizitätsmodul) analysieren. Unter Anwendung des Modus der schrittweisen Be- und Entlastung (ESP-Modus) kann bei Beschichtungen und Oberflächenverfahren die mechanischen Schichteigenschaften auch tiefenaufgelöst, sowie die Schichtdicke oder Nitriertiefe zerstörungsfrei bestimmt werden. Das Martenshärte-Verfahren wurde auch an optischen Glasfasern angewendet. Über Messungen des Härteverlaufs über den Durchmesser kann man eine Nachbildung der Brechzahlunterschiede innerhalb der Glasfaser erhalten.
P28^[Mo.4.C]	Klebungen mit "einstellbarer" Versagensgrenze für die Qualifizierung eines Verfahrens zur Bestimmung der Festigkeit von Klebverbunden J. Skupin, Fraunhofer IFAM, Bremen O. Focke, P. Huke, M. Kalms, C. von Kopylow, BIAS, Bremen K. Albinsky, F. Mohr, R. Wilken, Fraunhofer IFAM, Bremen Kurzfassung: Eine in der klebtechnischen Qualitätssicherung seit langem bestehende Fragestellung ist die zerstör... mehr Kurzfassung: minimieren Eine in der klebtechnischen Qualitätssicherung seit langem bestehende Fragestellung ist die zerstörungsfreie Bestimmung der Festigkeit von Klebverbunden. Im Rahmen des Fraunhofer-Innovationsclusters Multifunktionelle Materialien und Technologien (MultiMaT) wird ein systematischer Ansatz zur Entwicklung eines entsprechenden Prüfverfahrens verfolgt. Hierzu werden Klebungen von Aluminium oder kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) durch definierten Auftrag von Trennmittel gezielt geschwächt. Durch das Einbringen von Laserpulsen werden räumlich beschränkt starke Zugspannungen erzeugt, die abhängig von der eingebrachten Pulsenergie zum lokalen Versagen der Klebverbindung führen. Die so erzeugte Schädigung lässt sich nachfolgend durch zerstörungsfreie Prüfung (ZfP), z.B. mit Ultraschall, nachweisen. Die reproduzierbare Herstellung von geschwächten Klebungen erlaubt eine Korrelation der zu ihrer Schädigung notwendigen Laserenergie mit ihrer zerstörend gemessenen Verbundfestigkeit. Hiermit ergibt sich durch Kombination von Laserpulsen mit variabler Intensität und dem Nachweis des Versagens der Klebung mit ZfP-Methoden ein Verfahren, die Festigkeit von Klebverbunden bei vernachlässigbarer lokaler Schädigung, also quasi zerstörungsfrei zu bestimmen.
P29^[Mo.4.C]	Preliminary Tests for the Development of New NDT Techniques for the Quality of Adhesive Bond Assessment B. Ehrhart, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken C. Bockenheimer, N. Chobaut, A. Gendard, M. Sarambé, Airbus, Bremen B. Valeske, htw saar, Saarbrücken Kurzfassung: Although the aerospace industry already has experience with adhesive bonding on carbon fibre reinfo... mehr Kurzfassung: minimieren Although the aerospace industry already has experience with adhesive bonding on carbon fibre reinforced polymers (CFRP) technology, a great potential for the manufacturing of high-loaded structures exists. A prerequisite for such an application is that the quality of the adhesive bond can be controlled. Several non-destructive testing (NDT) methods exist for the characterisation of defects like pores, delamination or debonding within adhesive bond. No existing NDT technique however allows a control of the optimal physical and chemical properties of the adherend surface yet, which is believed to be decisive in the mechanical performance of the adhesive bond. This lack is an obstacle to a wider application of adhesive bonding technology. Therefore, to ensure the optimal properties of the adhesive bond, that are depending on the adhesive and the adherend surface properties, "new" NDT methods for the characterisation of the adherend CFRP surface need to be developed. This paper covers some recent research activities lead in this field within Fraunhofer and Airbus Operations GmbH. Preliminary test programs were launched in accordance with Airbus standards in order to reveal the potential of a few pre-selected "new" NDT technologies. They involved also comparison between conventional laboratory measurements and mechanical destructive tests for the correlation of the contamination and damage effects on the CFRP. Tests have been performed on 3 different applications scenarios: moisture uptake in CFRP, thermal damage in CFRP, Skydrol/Water contamination in CFRP. First results demonstrated that portable X-Ray Fluorescence (XRF), Laser-induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) were able to detect traces of Skydrol contamination while a portable Infrared Spectrometer was successfully implemented in all experimental cases, from the systematic detection of heat damaged composites to different moisture contents. Interesting results were also obtained from other technologies such as active thermography. This approach relying on the characterisation of properties of the composite material has shown interesting possibilities so that further development of each technology is running and shall provide even better results in the future.
P30	Berührungsloser Ultraschall als Diagnosetechnik in der Augenmedizin T. Windisch, XENON Automatisierungstechnik, Dresden B. Köhler, F. Schubert, Fraunhofer IKTS, Dresden E. Spörl, TU Dresden Kurzfassung: Die aktuellen Entwicklungen bildgebender Ultraschallmethoden führt auch in medizinischen Anwendunge... mehr Kurzfassung: minimieren Die aktuellen Entwicklungen bildgebender Ultraschallmethoden führt auch in medizinischen Anwendungen zu hochaufgelösten Abbildungen. Voraussetzung dafür ist jedoch die Verwendung hoher Frequenzen die ein direktes Ankoppeln der Sonde voraussetzen. Besonders an empfindlichen Geweben, wie beispielsweise dem Auge, besteht der Bedarf einer berührungslosen und damit für den Patienten belastungsarmen Diagnosemethode. Rein optische Methoden sind weit entwickelt, können optische Grenzschichten jedoch lediglich abbilden. Zusätzliche Informationen über lokale mechanische Eigenschaften erhöhen die Aussagekraft einer Diagnose, sind aber bisher nicht zerstörungsfrei zugänglich. Einen Lösungsweg bietet der laser-akustisch angeregte Ultraschall in Verbindung mit einem optischen System zur Detektion von Oberflächenschwingungen.
P31	Frühzeitige Erfassung erhöhter Bauteilbeanspruchung mit lokalen Dehngrenzwertsensoren W. Reimche, F.-W. Bach, G. Mroz, Leibniz Universität Hannover, Garbsen Kurzfassung: Das neu entwickelte Sensorkonzept zur frühzeitigen Erfassung erhöhter Bauteilbeanspruchung basiert ... mehr Kurzfassung: minimieren Das neu entwickelte Sensorkonzept zur frühzeitigen Erfassung erhöhter Bauteilbeanspruchung basiert auf der globalen Kaltverfestigung metastabiler austenitischer Werkstoffe und der lokalen Wärmebehandlung des gebildeten Martensit zur gezielten Einstellung definierter Dehngrenzwerte in begrenzten Werkstoffbereichen. Dabei werden in hochverfestigten Werkstoffbereichen lokale Strukturen mit einem Faserlaser wärmebehandelt und Dehngrenzwerte definiert eingestellt. Durch die Aufprägung von Belastungsspannungen oberhalb der eingestellten Dehngrenzwerte kommt es in diesen lokal zu Werkstoffverformungen. Die einsetzenden plastischen Verformungen und die erneute Martensitbildung sind dabei Indikatoren für ein Überschreiten der eingestellten Dehngrenzwerte in diesem Werkstoffbereich durch die Bauteil-Belastungsspannungen, die als Sensoreffekt genutzt werden. Zur schnellen messtechnischen Erfassung derartiger Gefügeausbildungen mit veränderten physikalischen Werkstoffeigenschaften besonders geeignet ist die Niederfrequenz-Wirbelstromtechnik unter Anwendung der Harmonischen-Analyse. Die Betrachtung der höherharmonischen Signalanteile entsprechend der durchlaufenen Hysteresekurve ermöglicht dabei auch eine Differenzierung zwischen den elektrischen und magnetischen Werkstoffeigenschaften. Hierbei bestehen grundsätzlich Zusammenhänge zwischen der Gefügeausbildung, den mechanisch/technologischen- und den physikalischen Werkstoffeigenschaften. Einen weiteren Ansatz zum berührungslosen Nachweis von plastischen Verformungen bzw. Gefügeumwandlung bieten Veränderungen in der Oberflächentopographie in Folge von Versetzungen und das Einsetzen von Gleitvorgängen im Werkstoff. Diese topographischen Veränderungen in der Bauteiloberfläche werden optisch mit einem mobilen Digital-Mikroskop sehr schnell erfasst und hinsichtlich plastischer Verformung ausgewertet. Zur Bewertung bleibender Verformung sind neben einem Bildvergleich der Oberflächenstruktur auch Rauheitskennwerte Ra und Rz geeignet, sowie die Amplitude der 1. und 3. Harmonischen des Wirbelstromsignal. Der Vorteil der beiden zerstörungsfreien Prüftechniken zur Erfassung von hohen Belastungsspannungen in Hochleistungsbauteilen liegt in der schnellen bildhaften Aufnahme der Prüfinformation und Analyse sowie in der Korrelation und damit Absicherung der Prüfergebnisse. Auch ermöglichen beide Prüftechniken ausgehend von einem Referenzzustand eine Überwachung hochbeanspruchter Bauteile auf Überbeanspruchung in der Bauteilrandzone.
Mikrowellen
P32	Einsatz von dielektrischen Linsen in der Mikrowellen-ZfP D. Meyer, Hochschule Magdeburg-Stendal Kurzfassung: Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts MINTECO werden M... mehr Kurzfassung: minimieren Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts MINTECO werden Mikrowellenverfahren zur Erkennung von Defekten in glasfaserverstärkten und naturfaserverstärkten Kunststoffen entwickelt. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeit befasst sich auch mit der Entwicklung von alternativen Mikrowellenstrahlern, die eine bessere Auflösung von Defekten erlauben. Die bisher in der Mikrowellenprüfung eingesetzten, konventionellen Mikrowellenstrahler erzeugen ein stark divergentes, elektrisches Feld. Dadurch wird einerseits die Erkennung von Defekten in der Tiefe des Materials beeinträchtigt, andererseits wird die Rekonstruktion von der realen Defektgeometrie aus der gemessenen Reflexionssignatur vergleichsweise aufwändig. Eine Möglichkeit zur Bewältigung dieser Problematik ist die Erzeugung bzw. Nutzung eines Gaußschen Strahls. Deshalb beschäftigt sich dieser Beitrag mit der Simulation, Dimensionierung, Realisierung und Verifikation von Wellenleitern, deren Feldverteilung durch dielektrische Linsen fokussiert wird. Dabei werden praktische Randbedingungen eines Prüfsystems berücksichtigt, die die transversale Ausdehnung der Linse stark beschränken. Trotzdem zeigen die FEM-Simulationen, dass der resultierende Gaußsche Strahl im Bereich des Fokus über größere Bereiche nicht variiert. Eine bessere Auflösung in der Tiefe des Materials ist deshalb auch mit der entwickelten und vorgestellten Wellenleiter-Linsen-Kombination möglich. Darüber hinaus kann durch Verkippen der Strahlachse ein einfaches, geometrisches Verfahren zur Tiefenlagebestimmung von Defekten realisiert werden. Messergebnisse werden präsentiert, um die Tauglichkeit der Konstruktion für den praktischen Einsatz zu belegen.
P33	Erkennung von Faserorientierungen in Kunststoffen mittels Bildanalyse T. Beller, Hochschule Magdeburg-Stendal Kurzfassung: Um die gewünschten Bauteileigenschaften zu erzielen kommt es bei der Verwendung von Faserverbundwer... mehr Kurzfassung: minimieren Um die gewünschten Bauteileigenschaften zu erzielen kommt es bei der Verwendung von Faserverbundwerkstoffen auf eine exakte Ausrichtung der Faserbündel an. In der Regel wird die Faserorientierung an Stichproben über zerstörende Prüfverfahren kontrolliert. Wünschenswert wäre jedoch ein Verfahren, das die Orientierung der Fasern zerstörungsfrei und automatisiert bewerten kann. Die Entwicklung eines solchen Verfahrens ist Teilziel des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projektes MINTECO. In der Vergangenheit konnte bereits gezeigt werden, dass hochauflösende Mikrowellenscans gewonnen werden können, die eine Unterscheidung von Fasern und Matrixmaterial ermöglichen. Als ein Resultat der Weiterentwicklungen in diesem Arbeitsbereich wird in diesem Beitrag nun eine automatisierte Analyse der Scanbilder vorgestellt. Die Auswertung erfolgt mit Mitteln der Bildverarbeitung. Dabei kommen unterschiedliche Algorithmen zur Aufbereitung der Scanbilder zum Einsatz. Als Ergebnis kann man schließlich die Verteilung der unterschiedlichen Faserorientierungen z.B. einer Histogramm-artigen Darstellung entnehmen. Praktische Untersuchungen mit diesem Analyseverfahren zeigen, dass sich mit gewissen Einschränkungen auch ein Tiefenprofil der Faserorientierung erstellen lässt.
P34^[Mo.4.C]	Optimierung von UWB-Antennen für Bodenradarsysteme mit der Anwendung in der zerstörungsfreien Prüfung R. Marklein, Ingenieurbüro Dr.-Ing. Marklein, Fuldatal A.A. Jamali, Universität Kassel Kurzfassung: In diesem Beitrag werden ultrabreitbandige (ultra-wideband: UWB) Antennen zur Anwendung in Bodenrad... mehr Kurzfassung: minimieren In diesem Beitrag werden ultrabreitbandige (ultra-wideband: UWB) Antennen zur Anwendung in Bodenradarsystemen zur zerstörungsfreien Prüfung und Materialcharakterisierung untersucht, modelliert, optimiert und getestet. Zur Gruppe der UWB-Antennen gehören unter anderen die „Bow-Tie“-, Vivaldi-, „Butterfly“-, Draht- und TEM-Hornantenne, wobei die letztere Antenne gute Eigenschaften für die Anwendung im Bodenradar besitzt. Dieses Potential wird anhand von numerischen Simulationen der elektromagnetischen Wellenausbereitung im Zeitbereich dokumentiert. Nachteile dieser Antenne sind interne Reflexionen und das Auftreten von Nachschwingern. Diese Effekte konnten durch die Optimierung der Antennenstruktur erheblich reduziert werden. Weiterhin wurde eine Optimierung der TEM-Hornantenne hinsichtlich der Anpassung des Wellenwiderstandes an das zu untersuchende Material durchgeführt. Die Leistungsfähigkeit der optimierten TEM-Hornantenne bei der Anwendung in einem Bodenradarsystem zur Detektion von Objekten im Erdreich oder zur Charakterisierung von geschichteten Materialien wird detailliert untersucht.
Oberflächenverfahren (MT, ET, PT)
P35	Neue Geräteentwicklungen zur ET-Ausbildung G. Mook, Y. Simonin, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Kurzfassung: Das Bachelor-Studium an deutschen Universitäten und Hochschulen verkürzt die Ausbildungszeit gegenü... mehr Kurzfassung: minimieren Das Bachelor-Studium an deutschen Universitäten und Hochschulen verkürzt die Ausbildungszeit gegenüber dem Diplomstudium drastisch. Somit stehen auch für die Zerstörungsfreie Prüfung weniger Vorlesungen und Praktika als im Diplomstudium zur Verfügung. Um die Qualität der Ausbildung dennoch auf hohem Niveau zu halten, werden Lehr- und Lernmethoden benötigt, die vor allem auf die Motivation der Studenten für das Selbststudium setzen. Diesem Ziel dient das bekannte Wirbelstrom-Ausbildungssystem EddyCation, das als USB-Box an das eigene Notebook angeschlossen wird. War bislang die Prüffrequenz auf den Bereich bis 20 kHz beschränkt, so steht nun auch eine 5-MHz-Version zur Verfügung. Neben der bewährten automatischen Protokollierung in MS-Word können die Messsignale auch über ein Netzwerk (TCP/IP) übertragen werden. Hiermit eröffnen sich interessante Anwendungen für scannergestützte und bildgebende Praktikumsversuche und Abschlussarbeiten. Für Ausbildungsinhalte zur bildgebenden Wirbelstromprüfung steht nun auch eine speziell zugeschnittene Sensorzeile mit integriertem Weggeber bereit. Da die Hardware direkt im Sensorkopf integriert ist, reicht ein einfaches USB-Kabel zum Anschluss an das studentische Notebook. Die Leistungsfähigkeit der beliebten Netbooks genügt ebenfalls.
P36	Zerstörungsfreie Prüfung von ADI-Guss G. Mook, F. Michel, Y. Simonin, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Kurzfassung: ADI-Guss ist ein hochfester und zäher Werkstoff, der außerdem noch hohe Dauerfestigkeit, Verschleiß... mehr Kurzfassung: minimieren ADI-Guss ist ein hochfester und zäher Werkstoff, der außerdem noch hohe Dauerfestigkeit, Verschleißbeständigkeit und im Vergleich zu Stahl höhere Schwingungsdämpfung mitbringt. Damit diese Eigenschaften tatsächlich erreicht werden, sind ein qualitativ hochwertiger Kugelgraphitguss als Ausgangswerkstoff und die strenge Einhaltung einer in einem engen Prozessfenster ablaufenden Wärmebehandlung unabdingbare Voraussetzungen. Neben der chemischen Zusammensetzung werden das sich einstellende Gefüge und damit die Eigenschaften in nicht unerheblichem Maße durch die Bauteilgeometrie, insbesondere die Dicke beeinflusst. Die im Gießereiwesen übliche Praxis, die Eigenschaften des Bauteils mittels parallel abgegossener bzw. angegossener Probekörper zu bestimmen, ist deshalb mit hoher Unsicherheit behaftet. Eine Fertigung von Parallelteilen ausschließlich für den Eigenschaftsnachweis ist unwirtschaftlich, da sie zerstört werden. Außerdem bietet sich keine 100%-ige Sicherheit. Zerstörungsfreie Prüfverfahren stellen den entscheidenden Ausweg dar, die Eigenschaftskontrolle direkt an ausgewählten Stellen des Bauteils selbst vorzunehmen. Vorbedingung für ihren Einsatz ist die Kenntnis der Zusammenhänge zwischen Gefügeaufbau, mechanischen Kennwerten und der zerstörungsfreien Prüfung zugrunde liegenden physikalischen Kennwerten. Gegenstand des vorliegenden Beitrages ist es, die strategische Vorgehensweise bei der Entwicklung zerstörungsfreier Prüftechnologien für ADI-Guss zu erörtern sowie punktuell Ergebnisse vorzustellen.
P37^[Mo.4.C]	Neue 3D- und Rissprüfungs-Verfahren zur automatischen Fehlerdetektion auf Oberflächen R. Söhnchen, E. Guttengeber, Automation W+R, München Kurzfassung: Schmiedeteile und Gussoberflächen haben aufgrund des schwierigen Herstellungsprozesses häufig Fehle... mehr Kurzfassung: minimieren Schmiedeteile und Gussoberflächen haben aufgrund des schwierigen Herstellungsprozesses häufig Fehler (Risse, Lunker, Poren und ähnliche Fehler). Aufwendige visuelle Prüfungen durch gut ausgebildetes Prüfpersonal sorgen für die Qualitätssicherung und Einhaltung der Qualitätsnormen. Die Belastungen am Prüfort (Luft, Lärm, Wärme) und das Gewicht der Prüfteile können zu schwierigen Arbeitsbedingungen führen. Unter derartigen Bedingungen ist eine Automatisierung der Prüfung wünschenswert, aber in der Praxis nur mit einem entsprechenden Erfahrungshintergrund bei der industriellen Umsetzung möglich. Anhand von Praxisbeispielen soll die Technik und der Nutzen der automatischen Oberflächenprüfung in der Industrie dargestellt werden. Hierzu gehört eine roboterbasierte Anlage, die sowohl die Rissprüfung als auch eine 3D Geometrieprüfung miteinander kombiniert. Diese weltweit erste Anwendung prüft nicht nur hinsichtlich Rissen (mit dem Magnetpulververfahren), sondern scannt mittels des Laserlichtschnittverfahrens die Teileoberfläche dreidimensional ab. Somit kann das Prüfteil mit „Bergen und Tälern“ in einer 3D Sicht inspiziert werden. Die Prüfung erfolgt im Sekundentakt in der Fertigungslinie. Die automatische Erkennung erfolgt durch spezielle SW-Algorithmen. Erst die Kombination aus SW, Sensoren, spezieller Beleuchtung und Kameratechnik ermöglicht die bisher nicht praktizierbare Kombination aus Riss- und 3D-Prüfung. Die wirtschaftliche Prüfung mit hohen Taktzeiten und entsprechendem Teiledurchsatz ist damit erst möglich geworden. Wichtig für die Prozess-Sicherheit ist die laufende Überwachung der Anlage. Die Kontrolle erfolgt nach vielfältigen Kriterien, die im Rahmen von Praxisprojekten gewonnen wurden. Die automatischen Prüfsysteme liefern online Informationen zur Qualität der gefertigten Produkte. Statistische Auswertungen über Fehlerart und Fehlerverlauf erlauben eine Optimierung vorgelagerter Fertigungsprozesse. Mit Hilfe der Qualitätsdaten ist eine Rückkopplung in die Fertigung möglich. Das Ergebnis: eine effizientere Fertigung und eine signifikante Ausschussreduzierung. Automation W+R GmbH ist ein Technologieführer bei Oberflächenprüfung auf Basis industrieller Bildverarbeitung und Roboterhandhabung.
Schallemissionsprüfung (AT)
P38	Schallemissionsanalyse beim thermischen Spritzen G. Wang, W. Tillmann, R. Zielke, TU Dortmund Kurzfassung: Die integrierte Diagnostik von thermischen Spritzprozessen, insbesondere bei der Beschichtung kompl... mehr Kurzfassung: minimieren Die integrierte Diagnostik von thermischen Spritzprozessen, insbesondere bei der Beschichtung komplexer Geometrien oder freigeformter Oberflächen, stellt aufgrund der hohen Komplexität der Oberflächen sowie auch der beteiligten Teilprozesse eine große Herausforderung dar. Für eine exakte und umfangreiche Analyse werden Messsysteme wie Hochgeschwindigkeits- und Thermografiekameras eingesetzt. Somit lassen sich die Einflüsse wie Partikelgröße, -geschwindigkeit und -temperatur auf die Schichtqualität genau untersuchen. Diese Systeme sind jedoch auf Grund ihrer Komplexität nicht für eine Prozessüberwachung geeignet. Für eine einfache Überwachung des Spritzprozesses wird daher untersucht, inwieweit sich die Schallemissionsanalyse zur Überwachung der Prozessparameter einsetzen lässt. Im Beitrag werden die Vorgehensweise zur Prozessüberwachung mit Hilfe der Schallemissionsanalyse sowie erste Ergebnisse präsentiert.
Sonstiges
P39	Detektion von Defekten im Nahfeld eines Mikrowellenstrahlers G. Busse, MINTECO, Hochschule Magdeburg-Stendal Kurzfassung: Im Rahmen einer Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung werden im MINTECO-Projek... mehr Kurzfassung: minimieren Im Rahmen einer Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung werden im MINTECO-Projekt Mikrowellenverfahren zur Erkennung von Defekten in glasfaserverstärkten sowie naturfaserverstärkten Kunststoffen entwickelt. Diese Verfahren vermögen Materialdefekte aufzulösen, die mit konventionellen Verfahren nicht oder nur mit erheblichem Aufwand detektiert werden können. Unter dieser erfolgversprechenden Prämisse werden deshalb industrienahe Prototypen für mobile und stationäre Prüfsysteme konstruiert. Grundsätzlich besteht ein derartiges Prüfsystem aus einer Mikrowellenschaltung, einem oder mehreren Mikrowellenstrahlern, einem an die Prüfaufgabe angepassten Positioniersystem und einem Steuer- und Auswertungsrechner. Für die Fähigkeit, Defekte lateral bzw. vertikal auflösen zu können, ist jedoch vorrangig der Mikrowellenstrahler verantwortlich. Folglich müssen dessen Eigenschaften im Detail bekannt sein, was eine besondere Herausforderung darstellt, da das Nahfeld des Strahlers genutzt wird. Dort variieren jedoch die elektromagnetischen Verhältnisse stark mit der Ortskoordinate und lassen sich - anders als im Fernfeld - selten einfach beschreiben. In dem hier vorgestellten Beitrag werden deshalb 3D-Feldsimulatoren eingesetzt, die nicht nur die gesuchte Nahfeldverteilung visualisieren, sondern auch die Reflexionssignatur eines Defekts berechnen können und somit einen Vergleich zu Messungen möglich machen. Darüber hinaus lässt die Kenntnis der Reflexionssignatur einerseits präzise Schlüsse auf Auflösungsvermögen und Einsatzgebiet typischer Mikrowellenstrahler zu und ermöglicht so die gezielte Entwicklung alternativer Strahler. Andererseits öffnet sie - wie gezeigt wird - Türen, um durch geeignetes Postprocessing das Auflösungsvermögen von mikrowellenbasierten ZfP-Systemen zu verbessern.
P40	Modellansatz zur Charakterisierung von Strahlern für die Mikrowellen-ZfP S. Thamm, MINTECO, Hochschule Magdeburg-Stendal Kurzfassung: Mikrowellenprüfsysteme bestehen im Wesentlichen aus einer Antenne (Mikrowellenstrahler), einer Mikr... mehr Kurzfassung: minimieren Mikrowellenprüfsysteme bestehen im Wesentlichen aus einer Antenne (Mikrowellenstrahler), einer Mikrowellenschaltung, einem Positioniersystem und einem PC zur Steuerung und Auswertung. Bei einer Prüfung wird der Mikrowellenstrahler über einen dielektrischen Prüfling geführt und ortsabhängig der Reflexionsfaktor gemessen. Letzterer verändert sich in der Nähe eines Defekts, da dort die Feldverteilung des Strahlers durch eine Variation der Permittivität gestört wird. In einer C-Scan-Falschfarbendarstellung lässt sich die Lage von Defekten dann einfach ablesen. In der Praxis stellt man jedoch fest, dass Defekte größer und weniger scharf begrenzt dargestellt werden, als sie es tatsächlich sind. Ursache hierfür sind Beugungsphänomene, die an den Kanten der Defekte auftreten. Genauere Untersuchungen zeigen, dass diese Beugungsphänomene von der Charakteristik des verwendeten Strahlers abhängen und besonders im Nahfeld sehr stark mit der Ortskoordinate variieren. Möchte man trotzdem auf die genaue Kontur der Defekte schließen können, so sind die für dieses Prüfverfahren maßgeblichen Strahlereigenschaften detailliert zu ermitteln, sowohl für das Fernfeld als auch für das Nahfeld, da der Strahler insbesondere in diesem Bereich betrieben wird. In diesem Beitrag wird deshalb ein Modell vorgestellt, mit dessen Hilfe der Nahfeldeinfluss eines Materialdefekts auf den Reflexionsfaktor eines Mikrowellenstrahlers beschrieben werden kann. Dazu werden Basisfunktionen angesetzt, die aus der Kenntnis der Feldverteilung vor dem Strahler hergeleitet werden, parametriert und überlagert. Die a priori unbekannten Parameter dieser Funktionen werden durch eine Optimierungsroutine quantifiziert. Als Maß für die Modellgenauigkeit wird die Differenz zwischen Modellansatz und tatsächlichem Reflexionsfaktor herangezogen.
P41^[Mo.4.B]	Bildgebende Röntgen- und Ultraschallverfahren für industriell relevante strukturelle Materialien T. Redenbach, Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern H. Rieder, M. Spies, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken F. Schuler, TU Kaiserslautern Kurzfassung: Verfahren zur Abbildung und Bestimmung von Strukturmerkmalen spielen insbesondere bei neuen Werksto... mehr Kurzfassung: minimieren Verfahren zur Abbildung und Bestimmung von Strukturmerkmalen spielen insbesondere bei neuen Werkstoffen wie Metallschäumen oder Verbundmaterialien eine große Rolle. Bei polykristallinen Werkstoffen, insbesondere solchen für Hochleistungsanwendungen beispielsweise im Bereich der Luftfahrt, werden hohe Anforderungen an die ZfP-Verfahren zur Fehlerdetektion gestellt. Die verschiedenen für diese Anwendungen in Frage kommenden Verfahren unterscheiden sich im Hinblick auf ihre Komplexität und ihr Auflösungsvermögen. Mit Ultraschallverfahren können in feinkörnigem Material wie Titan- oder Nickel-Legierungen Fehler mit einem Durchmesser von 0.2 mm und darunter detektiert und abgebildet werden. Die Auflösung ist in faserverstärkten Materialien geringer, kann aber in solchen stark schallschwächenden Medien durch den Einsatz der Synthetischen Apertur Fokus Technik (SAFT) oder mittels Phased Array Technik verbessert werden. Andererseits liefern Radiographie und Röntgen-Computer-Tomographie (CT) hochauflösende Abbildungen selbst für dickwandige Kompositwerkstoffe. In diesem Beitrag präsentieren wir eine Reihe von Ergebnissen zur Struktur- und Fehlerabbildung in verschiedenen Materialien, so beispielsweise Kohlefaser- und Titanverbundwerkstoffe sowie faserverstärkten Betonen. Die Abbildungseigenschaften der eingesetzten Ultraschall- und Röntgenverfahren und die am Fraunhofer ITWM verfügbaren Bildverarbeitungsalgorithmen werden illustriert und diskutiert.
P42	"Human Factors" bei der Datenauswertung der zerstörungsfreien Prüfung am Beispiel der nuklearen Endlagerung M. Bertovic, Berlin D. Kanzler, Applied Validation of NDT, Berlin C. Müller, BAM, Berlin J. Pitkänen, Posiva, Eurajoki, Finnland U. Ronneteg, SKB, Oskarshamn, Schweden B. Fahlbruch, TÜV NORD EnSys Hannover, Berlin Kurzfassung: Für eine ganzheitliche Betrachtung der Sicherheit bei der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) ist es un... mehr Kurzfassung: minimieren Für eine ganzheitliche Betrachtung der Sicherheit bei der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) ist es unvermeidlich neben der Technik auch den Prüfer und die Prüforganisation einzubeziehen. Die Prüfung der Unversehrtheit von Endlagerbehältern ist eine sicherheitstechnisch wichtige Anwendung. Die Betreiber der geplanten finnischen und schwedischen Endlager, Posiva und SKB, kapseln den radioaktiven Abfall in Kupferkanistern ein und deponieren die Kanister dann in Felsgestein in einer Tiefe von ca. 500m. Die Kanister bestehen aus einem zylinderförmigen Kupfermantel mit einem Deckel und einem Boden, die zusammen die Außenumhüllung ergeben sowie einer Gusseisenmatrix für die Brennstäbe. Alle Komponenten werden auf ihre Dichtheit bzw. strukturelle Unversehrtheit mittels zerstörungsfreier Prüfmethoden geprüft, um sicher zu stellen, dass im Material und in den Schweißnähten keine kritischen Defekte vorhanden sind, die zu Freisetzungen in die Umgebung führen könnten. Vier ZfP Methoden (Ultraschall-, Wirbelstrom- und radiographische Prüfung, und die visuelle Prüfung anhand einer Kamera) werden mechanisiert durchgeführt, die gewonnenen Daten werden von qualifizierten Fachleuten ausgewertet und bieten so die Möglichkeit, dass Fehler entstehen. Das "Human Factor"- Untersuchungs¬konzept besteht aus der Identifizierung potenzieller menschlicher Fehler, deren Ursachen und Präventionsmethoden. Mit Hilfe einer abgewandelten FMEA (Failure Modes and Effects Analysis) wurden mögliche Risiken identifiziert, die die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten menschlicher Fehler bei der Datenauswertung erhöhen. Einige dieser Risiken sind beispielsweise Verantwortungsdiffusion beim 4-Augen-Prinzip, Übervertrauen in die Technik bei der automatischen Identifikation von Defekten sowie der Aufmerksamkeitsverlust bei dynamischer Bildbetrachtung. Deren Wirkung wird derzeit experimentell überprüft, um Ansatzpunkte für Optimierungen zu ermitteln und damit die Gesamtzuverlässigkeit des Systems zu verbessern.
P43^[Mo.4.B]	Die EFNDT Arbeitsgruppe 5 "Öffentliche Sicherheit mit ZfP-Techniken" neu formiert K. Osterloh, U. Ewert, BAM, Berlin V. Krstelj, Croatian Society of NDT, Zagreb, Kroatien D. Zvizdic, University of Zagreb, Kroatien Kurzfassung: Nach über einem Jahrzehnt formierte sich die Arbeitsgruppe 5 der Europäischen Föderation für Zerstö... mehr Kurzfassung: minimieren Nach über einem Jahrzehnt formierte sich die Arbeitsgruppe 5 der Europäischen Föderation für Zerstörungfreie Prüfung in Berlin, der Stadt ihrer Gründung, neu. Nach wie vor setzt sie sich mit dem potenziellen Nutzen von zerstörungsfreien Prüftechniken zum Schutz der Öffentlichkeit vor terroristischen und kriminalistischen Anschlägen auseinander (/1/). Unterstützt von der DGZfP fand in der BAM in Berlin und am Flugplatz Schönhagen ein orientierender Workshop mit ca. 15 Teilnehmern aus Kroatien, Slowenien, Italien und verteilt über Deutschland statt. Neben der gegenseitigen Vorstellung der Teilnehmer und Fachbeiträgen aus den beteiligten Institutionen stand die Gestaltung der künftigen Arbeitsthemen an, deren Darstellung ausführlich diskutiert wurde. Das Ergebnis der Diskussionen darüber und zu zukünftigen Aktivitäten wird sich in einer programmatischen Vorlage ("white paper") niederschlagen, die auf der EFNDT Webseite (/2/) als Leitdokument veröffentlicht wird. Die Idee, zerstörungsfreie Prüftechniken auf ihre Übertragbarkeit bzw. Verwendung für die Sicherheit in öffentlichen Bereichen im Sinne des anglistischen Begriffs "Security" zu überprüfen, soll weiterhin die Brücke zwischen technischer und öffentlicher Sicherheit bilden. Dabei soll diese nicht einseitig nur von der technischen zur öffentlichen Seite führen, sondern auch umgekehrt. So können durch den Einsatz von Techniken in anderen Bereichen auch die ursprünglichen Anwendungen profitieren, vor allem bei Einsätzen unter ungewöhnlichen Bedingungen oder extremen Situationen, besonders in ihrer Gestaltung und Handhabung. Für den dazu notwendigen künftigen Dialog bietet sich zunächst die bereits genannte EFNDT-Webseite als ein "Kontinuum" an (/2/). Eine Arbeitsgruppe lebt aber auch von hervorstechenden Ereignissen und gemeinsamen Projekten. Dazu sind Treffen und Workshops geplant, sowohl im Zusammenhang größerer Tagungen als auch eigenständige zu ausgewählten Themen. Angestrebt werden darunter Mitarbeiten an künftigen Zertifizierungsstrategien und die Mitwirkung an Standards. Eingeladen sind hierzu nicht nur die Mitglieder der europäischen Gesellschaften für zerstörungsfreie Prüfung, sondern auch die Fachleute von der anderen Seite der oben skizzierten Brücke. Angesprochen sind alle Länder, Bedrohungen sind grenzüberschreitend und fordern entsprechend heraus. /1/ Kurt Osterloh, Uwe Ewert, Vjera Krstelj: EFNDT Arbeitsgruppe 5: ZfP für die öffentliche und technische Sicherheit, DGZfP-Ja
Thermographie (TT)
P45^[Mo.4.C]	Numerische Verfahren für die aktive Thermografie zur Untersuchung von Rückwandgeometrien R. Richter, C. Maierhofer, BAM, Berlin M. Kreutzbruck, Universität Stuttgart Kurzfassung: Numerische Verfahren zur Erkennung und Charakterisierung von Fehlstellen und Inhomogenitäten mittel... mehr Kurzfassung: minimieren Numerische Verfahren zur Erkennung und Charakterisierung von Fehlstellen und Inhomogenitäten mittels aktiver Thermografie werden in diesem Beitrag vorgestellt. Eine quantitative Beurteilung der nicht immer zugänglichen Rückwand eines Bauteils (Minderdicken) ist durch Inversion thermografischer Messdaten möglich. Diese quantitativen Informationen können durch iterative Methoden vom Gauß-Newton-Typ gewonnen werden. Als reale Prüfobjekte werden ca. 2 cm dicke PVC-Platten mit variierender Rückwandgeometrie untersucht. Die Erwärmung erfolgt mit Blitzlampen, welche die PVC-Platte kurzzeitig um mehrere K erwärmt. Ein wichtiger Teil der Inversion ist die Simulation des Experiments. Die Simulation wird mit der FEM-basierten Software Comsol in 2D realisiert. In jedem Iterationsschritt wird durch den Vergleich des simulierten und des experimentellen Temperaturverlaufs eine Korrektur der vorgeschlagenen Rückwandgeometrie vorgenommen. Insbesondere die Sensitivität der Simulation bezüglich kleiner Änderungen der Rückwandgeometrie definiert die Korrektur. Um ein zeiteffizientes Verfahren zu gewährleisten, wird die Sensitivität nicht nach der Differenzenmethode berechnet, die insgesamt mehrere Stunden benötigt, sondern mittels des approximativen Verfahrens nach Broyden, welches bereits nach deutlich kürzerer Zeit von wenigen Sekunden Ergebnisse liefert. Als Startwert für die Inversion fungiert die Rückwandgeometrie, die mit einer erweiterten Version der Methode von Lugin et al [1] aus den experimentellen Daten berechnet wird. Verschiedene Regularisierungen, die den störenden Einfluss des Rauschens abmildern, wurden für diese Anwendung der ZfP optimiert und werden hier verglichen. Da Inversion und aktive Thermografie automatisierbar sind, bietet die Kombination breite Anwendungsgebiete innerhalb der Industrie. [1] S. Lugin et al, A defect shape reconstruction algorithm for pulsed thermography, NDT&E International 40 (2007), 220 -228.
P46	Rissprüfung mit aktiver Thermografie: Induktions- und Ultraschallanregung im Vergleich C. Spießberger, A. Dillenz, T. Zweschper, edevis, Stuttgart Kurzfassung: Die Rissprüfung in metallischen Bauteilen ist und bleibt ein aktuelles Thema vor allem im Automotiv... mehr Kurzfassung: minimieren Die Rissprüfung in metallischen Bauteilen ist und bleibt ein aktuelles Thema vor allem im Automotivebereich. Aktive Thermografieverfahren sind gut geeignet, oberflächennahe Risse in metallischen Strukturen (Sinter-, Guss-, Schmiede- oder Umformbauteilen) nachzuweisen. Die Prüfungen sind großflächig und damit schnell durchführbar (kurze Taktzeiten realisierbar). Die Anregung erfolgt mit Wirbelstrom oder Ultraschall. Bei der induktiv angeregten Thermografie wird ein Wirbelstromfeld in einem metallischen Bauteil erzeugt und mit einer Infrarotkamera visualisiert. Materialfehler, wie zum Beispiel Risse, verändern das Wirbelstromfeld und damit auch die Wärmeverteilung im Bauteil. Bei der ultraschallangeregten Thermografie wird das Prüfobjekt mit einem Ultraschallgeber zum Schwingen gebracht, wodurch sich die Rissufer eventuell vorhandener Risse relativ zueinander bewegen. Die entstehende Reibungswärme gibt Auskunft über Größe und Lage des Risses. Im Vergleich beider Verfahren gibt es keinen Sieger, beide Anregungsformen haben Vor- und Nachteile. Die induktiv angeregte Thermografie arbeitet im Gegensatz zur ultraschallangeregten Thermografie völlig berührungslos. Umgekehrt hat die ultraschallangeregte Thermografie den Vorteil, dass die Rissorientierung keinen Einfluss auf das Messergebnis hat. Der vorliegende Beitrag versucht anhand von konkreten Praxisbeispielen einen Überblick über die daraus resultierenden unterschiedlichen Einsatzbereiche beider Verfahren zu geben.
P47	FEM-Simulation induktiv angeregter Thermografie M. Nöthen, N. Meyendorf, Fraunhofer IKTS, Dresden Y. Jia, University of Puerto Rico, Mayaguez, USA Kurzfassung: Die induktiv angeregte Thermografie ist besonders für Fertigungsprozesse geeignet, in denen der Prü... mehr Kurzfassung: minimieren Die induktiv angeregte Thermografie ist besonders für Fertigungsprozesse geeignet, in denen der Prüfkörper zu 100% berührungslos geprüft werden muss. Das Werkstück wird bei diesem Verfahren kurzzeitig induktiv erwärmt und die resultierende Temperaturverteilung an der Oberfläche des Bauteils mit einer Infrarotkamera aufgenommen. In der Umgebung von Rissen werden die induzierten Wirbelströme an ihrer homogenen Ausbreitung nahe der Oberfläche gehindert. Dies führt zu einer erhöhten Stromdichte im Bereich des Risses. Daraus resultiert eine höhere Temperatur des Materials in der Umgebung des Risses im Vergleich zur übrigen Oberfläche. Die Defekte können somit defektselektiv erkannt werden. Um eine schnelle Aussage über verschiedene Vorgänge treffen zu können, ist es in der Industrie heutzutage üblich, statt einer aufwändigen und zeitintensiven Versuchsdurchführung, eine schnelle Berechnung bzw. eine Simulation beispielsweise eines Pruduktionsvorgangs durchzuführen. Dieser Trend ist auch zunehmend in anderen Branchen zu erkennen. Es wurde ein Simulationstool entwickelt, das die Anwendung der induktiv angeregten Thermografie zur Oberflächenrissprüfung in metallischen Werkstoffen modelliert. Die Simulation ermöglicht die Betrachtung von verschiedenen Fehlerarten in nahezu jedem elektrisch leitenden Material. Um einen Induktionsvorgang zu simulieren, sind zwei unabhängige Simulationen notwendig, die in einer Multifieldsimulationsumgebung miteinander gekoppelt sind und die elektromagnetischen und thermischen Vorgänge berechnen. Basis für diese Multifield-Simulation stellt die CAE-Sofware Ansys dar. Auf dieser Grundlage ist es möglich die Verteilung der induzierten Wirbelströme und der daraus resultierenden Temperaturverteilung zu betrachten. Des weiteren ermöglicht die Simulation die Anpassung und Optimierung des modellierten Prüfprozesses. Es wird anhand von geeigneten Beispielen gezeigt, dass die Simulationsergebnisse als zuverlässiges Hilfsmittel zur Einschätzung von Prüfvorgängen verwendet werden können. Außerdem können für verschiedene Materialfehler charakteristische Temperaturverteilungen berechnet werden.
P48	Parallaxenfreie Bildfusion des infraroten und des sichtbaren Spektralbereichs ohne Kenntnis der 3D-Oberflächeninformation K. Eisler, M. Goldammer, C. Homma, M. Rothenfusser, Siemens, München W. Arnold, Universität des Saarlandes, Saarbrücken Kurzfassung: Die neuartige parallaxenfreie Bildfusion ermöglicht die simultane Betrachtung eines Prüfobjekts dur... mehr Kurzfassung: minimieren Die neuartige parallaxenfreie Bildfusion ermöglicht die simultane Betrachtung eines Prüfobjekts durch Farbkamera und IR-Kamera aus dem gleichen Blickwinkel. Dadurch kann die Farbinformation auch ohne Kenntnis der 3D-Oberflächeninformation des Objekts pixelgenau mit der IR-Information zu einem Bild überlagert werden, was gerade für komplex geformte Prüfobjekte von großem Vorteil ist. Außerdem ergeben sich aus der Technik erweiterte Segmentierungs- und Maskierungsmöglichkeiten. Weiterhin werden nicht nur zwei Spektralbereiche miteinander kombiniert, sondern auch zwei unterschiedliche Prüftechniken. Die industriell eingesetzte Technik im visuellen Spektralbereich kann sich auf eine lange Erfahrung, ausgeklügelte Bildbearbeitungsalgorithmen und hochauflösende schnelle Kameratechnik für jeden Anwendungsbereich von einer Vielzahl von Anbietern berufen. Dabei ermöglichen bestehende technische Standards die einfache Integration in bereits existierende Infrastrukturen. Die industrielle Infrarotmesstechnik erfordert oft den Einsatz von teuren gekühlten IR-Kameras und je nach Applikation auch Hochgeschwindigkeits-IR-Kameras im Wellenlängenbereich von 3–5 µm oder auch 7–13 µm. Diese liegen selbst bei den im Vergleich zu industriellen Farbkameras geringen Auflösungen von 640x512 Pixel bei etwa dem zehnfachen Preis. Deshalb ist gerade die Erweiterung eines IR-Kameraprüfsystems mit einer RGB-Farbkamera eine kostengünstige und einfach zu implementierende Variante, die sowohl die serielle als auch die parallele Bilderfassung parallaxenfrei, also ohne Bildversatz, ermöglicht. Daraus ergeben sich eine Vielzahl von neuen Anwendungen, wie der erweiterten, optimierten Interpretation von Infrarotbildern sowie die vereinfachte Dokumentation von Prüfteilen und die Raum- oder Prozessüberwachung. Die hier gezeigte Fusion verschiedener Prüftechniken könnte als Beispiel für zukünftige Kombinationen von Prüftechniken zu weiteren integrierten Prüfsystemen führen.
Ultraschallverfahren (UT)
P49^[Mo.4.A]	Querfehlerprüfung an anisotropen Engspaltschweißnähten mit Gruppenstrahlern U. Völz, arXes-tolina, Dresden T. Heckel, H. Mrasek, BAM, Berlin Kurzfassung: Die Prüfung von anisotropen Schweißnähten auf Querfehler stellt auch heute noch eine Herausforderun... mehr Kurzfassung: minimieren Die Prüfung von anisotropen Schweißnähten auf Querfehler stellt auch heute noch eine Herausforderung für die Ultraschallprüfung dar. Das gilt insbesondere für das Auffinden kleiner rissartiger Fehlstellen in einer unbeschliffenen Wurzel. Ursachen dafür sind zum einen das ausgeprägte Beugungs-, Streuungs- und Reflexionsverhalten solcher Nähte und zum anderen die störenden Formanzeigen aus dem Wurzelbereich, die sicher von den Fehlstellen unterschieden werden müssen, um Fehlinterpretationen bei der Bewertung der Anzeigen zu vermeiden. In der vorliegenden Arbeit werden an einer 85 mm dicken und 6 bis 10 mm breiten Engspaltschweißnaht mit stängelkristalliner Struktur rissartige Testfehler in Form erodierter Nuten untersucht. Die 2 und 4 mm tiefen Nuten sind mit 5 mm Länge kürzer als die Wurzelbreite. Die Wurzel ist nicht beschliffen und hat eine Überhöhung von ca. 2 mm. Ziel ist es, die Fehlstellen von den Form- und Gefügeanzeigen zu unterscheiden und sicher zu detektieren. Eine Größenbestimmung ist nicht vorgesehen. Durch den Einsatz der Gruppenstrahlertechnik ist es möglich, optimale Einschallparameter zu finden, mit denen diese Aufgabe gelöst werden kann. Es werden zwei azimutal schwenkende lineare Gruppenstrahlerprüfköpfe mit Vorsatzkeil in SE-Technik verwendet, die so auf beiden Seiten der Schweißnaht angeordnet sind, dass sich ihre Schallfelder unabhängig vom Einschallwinkel in der Schweißnahtwurzel überlagern. Damit ist es möglich, optimale Einschallwinkel für das Prüfproblem zu finden und in einer Prüffahrt gleichzeitig in beiden Einschallrichtungen längs der Schweißnaht zu prüfen.
P50	Bestimmung der Einhärtetiefe mit Ultraschall R. Rosenberg, R. Ullrich, Olympus Deutschland, Hamburg Kurzfassung: Im vorliegenden Beispiel geht es konkret um die Messung der Einhärtetiefe mittels Ultraschall. Es w... mehr Kurzfassung: minimieren Im vorliegenden Beispiel geht es konkret um die Messung der Einhärtetiefe mittels Ultraschall. Es wird dabei ein Phased Array UT Gerät OMNISCAN verwendet. Geprüft werden induktiv gehärtete Getriebewellen von Nutzfahrzeugen. Die Längen betragen etwa 200-600mm bei Durchmessern von etwa 30mm bis 80mm. Die gehärtete Schicht hat je nach Wellentyp eine Dicke von etwa 3 bis 8mm. Die harte Schicht außen erhält durch den induktiven Härteprozeß eine feinere Körnung als der nicht gehärtete Bereich im Inneren der Welle. Man schallt eine 38 Grad Transwelle ins Material ein. Bei diesem Winkel ist die Amplitude des zurückgestreuten Echosignals von den gröberen Körnern des Materials am größten. Dabei wird ein 10MHz Phased Array Prüfkopf mit 32 Elementen verwendet. Der Prüfkopf wird über einen 60 Grad Vorlaufkeil für transversale Wellen angekoppelt. Bei der Justierung wird der wechselnde Nullpunkt und die wechselnde Dämpfung im Vorlaufkeil korrigiert. Jeweils 16 Elemente formen dabei einen Prüfkopf. In 1 Element Schritten wird so ein Linearscan erzeugt. Die Apertur beträgt 32 x 0,31 = 9,9mm. Die Elementlänge beträgt 7mm. Der Linearscan besteht so aus 15 Einschallpositionen. Im Linearscan erkennt man klar und deutlich die reflektierten zurückgestreuten Echosignale des gröberen Korns aus dem inneren der Welle. Die Einhärtetiefe kann auf der Tiefenskala direkt in mm abgelesen werden. Das Auflösungsvermögen eines 10 MHz PA Prüfkopfes entspricht bei dieser Anwendung in etwa dem eines 20 MHz Einzelschwingerprüfkopfes. Die Ergebnisdarstellung mit dem PA ist dabei sehr viel eindeutiger. Die Handhabung ist nach erfolgter Justierung denkbar einfach.
P51	Modeling and Visualization 3D Software for UT Inspection of Complex Geometries G. Guse, L. Bucklisch, F. Mohr, Framatome, Erlangen Kurzfassung: Die Komponenten des Primärkreises des EPRs von Olkiluoto 3, Finnland, beinhalten auch sogenannte ko... mehr Kurzfassung: minimieren Die Komponenten des Primärkreises des EPRs von Olkiluoto 3, Finnland, beinhalten auch sogenannte komplexe Prüfgeometrien wie zum Beispiel Stutzeneinschweißnähte oder Stutzenradien, welche teilweise nur von außen mit Ultraschall geprüft werden können. Von den insgesamt über 50 Prüfstellen, welche alle gemäß ENIQ bis hin zum Blindtest zu qualifizieren sind, sind ca. 10 Prüfstellen diesen komplexen Geometrien zuzuordnen. Zum generellen Nachweis zur Prüfbarkeit und Ermittlung der hierfür notwendigen Einstellparameter, sowie zur ortsgetreuen Darstellung der Messdaten, wurde ein universell verwendbares Modellierungs- und Visualisierungs-Software-Paket entwickelt, das intelligeNDT Modeling and Visualization 3D-SW Tool (iMaV-3D-SW-Tool). Die Generierung von 3D-Modellen der Komponenten kann direkt in dieser Software (parametrisch) oder via Datenexport aus handelsüblichen CAD-Programmen erfolgen. Im sogenannten manuellen Mode kann der Schallstrahl direkt im 3-D Model mit seinem Einschallwinkel, Verdrehwinkel, Laufzeit und über die Reflektionen an Rückwänden oder sonstigen Geometrien dargestellt und Auftreffbedingungen ausgelesen werden. Die berechneten Verdreh- und Auftreffwinkel an postulierten Fehlern werden in der „Scan plan generation“ für einen frei wählbaren Einschall- und Verdrehwinkel oder Winkelbereiche für einen frei wählbaren Fehler- und Fahrbereich berechnet. Somit wird die konventionelle Technik aber auch die lineare und Matrix-Phased-Array-Technik abgedeckt. Die hierdurch berechneten Ergebnisse können in einer 2-dimensionalen Darstellung oder direkt in dem 3-D Modell farbkodiert dargestellt werden. Die Verifikation der iMaV-Software erfolgte an mehreren 1-zu-1-Testkörpern mit komplexer Geometrie und künstlich eingebrachten Rissen und Nuten. Die Software unterstützt speziell an komplexen Geometrien die Auslegung der geeigneten Prüftechnik und die Bewertung, und kann Messergebnisse anschaulich 3-dimensional darstellen. Bei Qualifikationen an komplexen Geometrien nach ENIQ ist sie inzwischen fester Bestandteil der technischen Begründung.
P52	Anwendung der Ultraschalltauchtechnik für die zerstörungsfreie Prüfung von diffusionsgeschweißten Komponenten aus EUROFER T. Martin, J. Aktaa, W.W. Basuki, S. Knaak, KIT, Eggenstein-Leopoldshafen Kurzfassung: Diffusionsschweißen ist eine Festkörperverbindungstechnik, die bei der Herstellung von Kühlplatten ... mehr Kurzfassung: minimieren Diffusionsschweißen ist eine Festkörperverbindungstechnik, die bei der Herstellung von Kühlplatten der Ersten Wand zukünftiger Fusionsreaktoren eingesetzt werden soll. Als Strukturwerkstoff für die Erste-Wand-Komponenten wird der neu entwickelte niedrigaktivierbare ferritisch-martensitische Stahl EUROFER favorisiert. In dem im Bau sich befindlichen Experimentellen Fusionsreaktor ITER sollen unter anderem Erste-Wand-Module aus EUROFER getestet werden, die aus einer Vielzahl von diffusionsgeschweißten Kühlplatten bestehen. Um die Qualität von Schweißverbindungen zu bestätigen ist die zerstörungsfreie Prüfung mittels Ultraschalltauchtechnik geplant. Die auftretenden Defekte an den Verbindungsgrenzflächen diffusionsgeschweißter Proben sind erfahrungsgemäß sehr klein und deren Größe liegt bereits im Mikrobereich. Um die Eignung der Ultraschalltechnik für die Detektion solcher kleinen Defekte zu untersuchen wurden an Schweißproben vor dem Diffusionsschweißen sehr feine unterschiedliche künstliche Fehler (im Bereich zwischen 200µm und 30µm) mittels Laserstrukturierung auf der zu schweißenden Flächen eingebracht. Nach dem Diffusionsschweißen wurden zur Ermittlung dieser Fehler die geschweißten Teile mit der Ultraschalltauchtechnik geprüft. Für die Verifikation der Ergebnisse wurden ausgewählte Proben zusätzlich mit der Computertomographie bei der Fa. GE (München) untersucht.
P53^[Mo.4.A]	Einsatz von digitalen Filtern für die Ultraschallprüfung E. Dohse, T. Erthner, R. Ploigt, G. Schenk, BAM, Berlin Kurzfassung: Die immer weiter voran schreitende Digitalisierung und Miniaturisierung von Elektronikkomponenten e... mehr Kurzfassung: minimieren Die immer weiter voran schreitende Digitalisierung und Miniaturisierung von Elektronikkomponenten ermöglicht auch die fortschreitenden Innovationen in der Ultraschall-Gerätetechnik. Eine dieser Neuerungen ist die digitale Filtertechnik, die direkt im Messsystem integriert werden kann und in der Lage ist, die digitalisierten Messdaten in Echtzeit zu verarbeiten. Die erforderlichen Filteralgorithmen werden in der Regel in FPGAs (Field Programmable Gate Array) oder DSPs (Digital Signal Processor) implementiert, die bei heutigen Messsytemen als zentrale Steuereinheiten fungieren und von daher in jedem System vorhanden sind. Voraussetzung ist eine ausreichende Anzahl an integrierten Logikfunktionen im FPGA bzw. Rechenleistung im DSP. Zum Einsatz kommen vorwiegend so genannte IIR-Filter (Infinite Impulse Response) oder FIR-Filter (Finite Impulse Response), die in ihrem Filterverhalten sehr ähnlich sind und sich vorwiegend in ihrem mathematischen Algorithmus unterscheiden. Hauptziel des Einsatzes der digitalen Filtertechnik ist die Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses, das bei optimalen Parametern um bis zu 20 dB verbessert werden kann.
P54^[Mo.4.A]	Einsatz von Piezokompositen in Luftschallwandlern S. zur Horst-Meyer, R. Gorgas, K. Hahn, N. Moritz, A. Mück, C. Probst, SONOTEC, Halle (Saale) Kurzfassung: Die klassische Ultraschallprüfung benötigt zur Übertragung des Schalls in den Prüfkörper ein flüssi... mehr Kurzfassung: minimieren Die klassische Ultraschallprüfung benötigt zur Übertragung des Schalls in den Prüfkörper ein flüssiges Koppelmedium. Aufgrund der dadurch entstehenden Nachteile wird bereits seit vielen Jahren nach Möglichkeiten einer Ankopplung über Gase gesucht. Die dabei auftretenden Schwierigkeiten - große Unterschiede in der akustischen Impedanz und der Schallgeschwindigkeit zwischen Festkörper und Gas - erfordern neue Denkweisen und Lösungsansätze. Dank immer leistungsfähigerer Elektronik und Auswertealgorithmen konnten erfolgreich neue Anwendungen erschlossen werden. Gleichzeitig gibt es eine stetige Weiterentwicklung der dazugehörigen Ultraschallwandler. Die benötigten neuen Komponenten (wie zum Beispiel Piezokomposite) sind inzwischen auch in großen Mengen zu in der Industrie akzeptierten Preisen verfügbar. Im Beitrag wird eine neue Generation von Luftultraschall-Prüfköpfen vom Typ SONOSCAN vorgestellt. Diese zeichnen sich gegenüber vergleichbaren Vorgängermodellen durch eine höhere Empfindlichkeit bei einer erweiterten Bandbreite aus. Damit lässt sich das Auflösungsvermögen weiter steigern und die Qualität der Prüfergebnisse verbessern.
P55^[Mo.4.A]	Untersuchungen an Vergleichskörper-Reflektoren D. Brackrock, G. Schenk, BAM, Berlin W.A.K. Deutsch, K. Maxam, M. Platte, KARL DEUTSCH Prüf- und Messgerätebau, Wuppertal M. Kreutzbruck, Universität Stuttgart Kurzfassung: Bei automatisierten Prüfverfahren wie der Stangenprüfung mit Ultraschall müssen die Prüfergebnisse ... mehr Kurzfassung: minimieren Bei automatisierten Prüfverfahren wie der Stangenprüfung mit Ultraschall müssen die Prüfergebnisse sowohl bei der Erprobung wie während des laufenden Betriebs regelmäßig verifiziert werden. In der Regel kommen hierfür Prüfobjekte mit bekannten "Fehlern", das sind Nuten, Flachbodenbohrungen und Querbohrungen mit definierten geometrischen Abmessungen, zum Einsatz. Das exakte Einbringen dieser Reflektoren in den Vergleichskörper, insbesondere der Flachbodenbohrungen, bei denen die Frästechnik oder funkenerosive Verfahren zum Einsatz kommen, stellt eine große Herausforderung dar. Um den wachsenden Anforderungen hinsichtlich der Innengüte von bearbeitetem Rundstahl gerecht zu werden, sind immer kleinere Justierreflektoren erforderlich. Flachbodenbohrungen von 0,8 mm sind mittlerweile ein von vielen Herstellern geforderter Standard. Die Herstellung von Reflektoren dieser Güte erweist sich jedoch als schwierig. Die Reflektivität kann bei den verschiedenen Herstellungsverfahren schwanken und zu unterschiedlichen Empfindlichkeitseinstellungen führen, was zur Folge hat, dass eine aussagekräftige Fehlerbewertung mit festgelegten Zulässigkeitsgrenzen schwierig wird. Die Qualität der Flachbodenbohrung, hergestellt mit verschiedenen Fertigungsverfahren, wurde mit Hilfe zerstörungsfreier- und zerstörender Prüfverfahren untersucht.
P56	Luftultraschall-Prüfköpfe mit 3kV-Impuls-Ansteuerung J. Döring, J. Bartusch, G. Brekow, BAM, Berlin W. Hillger, Ingenieurbüro Dr. Hillger, Braunschweig V. Bovtun, Institute of Physics ASCR, Prag, Tschechien M. Kreutzbruck, Universität Stuttgart Kurzfassung: Zelluläre, elektrisch aufgeladene Polypropylen-Folien sind auf Grund ihrer geringen akustischen Imp... mehr Kurzfassung: minimieren Zelluläre, elektrisch aufgeladene Polypropylen-Folien sind auf Grund ihrer geringen akustischen Impedanz für den Einsatz in Luftultraschall-Prüfköpfe sehr interessant. Die vorliegenden Untersuchungen an einer 15 cm-Übertragungsstrecke in Luft zeigen, dass die Folien außerdem hochspannungsfest sind und die Anregungsimpulse von üblicherweise 800 V auf 3500 V erhöht werden können. Dies führt zu größeren Empfangsamplituden und zu einer Verbesserung des Signal-Rausch-Abstandes um mehr als 20 dB. Damit steigt die Amplitude des empfangenen Impulses überproportional zur Amplitude des Anregungsimpulses. Eine genauere Analyse der Mess-Ergebnisse belegt, dass die Amplitude der Ultraschall-Impulse des Sendewandlers nicht linear sondern quadratisch von der des Anregungsimpulses abhängt. Dieser Anteil beträgt mehr als 6 dB. Er entspricht einem Anstieg des elektromechanischen Koppelfaktors in diesem Bereich um den Faktor 2, da nur der Sendewandler von der Nichtlinearität profitiert.
P57^[Mo.4.A]	Lecksuche mit Ultraschall bei der Herstellung von Faserverbundwerkstoffen S. zur Horst-Meyer, SONOTEC, Halle (Saale) T. Krause, SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, Halle Kurzfassung: Seit bereits mehr als 60 Jahren werden Ultraschallmess- und prüfverfahren industriell eingesetzt. A... mehr Kurzfassung: minimieren Seit bereits mehr als 60 Jahren werden Ultraschallmess- und prüfverfahren industriell eingesetzt. Anfänglich fanden diese Verfahren meist auf dem Gebiet der Materialprüfung, in den letzten 40 Jahren jedoch vermehrt auch im industriellen Bereich großen Anklang. Aus der zunehmenden Verbreitung und Akzeptanz von Ultraschallverfahren ergaben sich höhere Anforderungen an die ultraschallerzeugenden bzw. ultraschallempfangenden Sensoren, welche heute neben der Elektronik und der Software hauptsächlich die Qualität eines Messsystems bestimmen. Aus anfänglich sehr einfachen Konstruktionen entwickelten sich Systeme, die einer Vielzahl von Anforderungen genügen müssen. Ein relativ junger Bereich des Einsatzes von Ultraschall ist die Ortung von Leckagen an industriellen Anlagen. Undichte Leitungen oder Formen zur Herstellung von Faserverbundwerkstoffen können hohe Kosten verursachen und u. U. ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellen. Deshalb nutzt man seit einigen Jahren einfach zu applizierende Ultraschallmethoden zur Lecksuche für eine schnelle, aussagefähige und ungefährliche Diagnose beim Herstellungsprozess. Aufbauend auf der Darstellung der Grundlagen der Lecksuche mit Ultraschall werden im Beitrag die unterschiedlichen Möglichkeiten der Lecksuche und deren Einsatzbereiche kurz beschrieben. An Hand von zahlreichen praktischen Beispielen aus verschiedensten Einsatzbereichen erfolgt die Erläuterung der technischen Umsetzung. So wird unter anderem der Einsatz eines Leckortungsgerätes bei der Dichtheitsprüfung von Vakuumfolien im Rahmen der Produktion von Rotorblättern für Windenergieanlagen erläutert. Diese Technik ist bei der Herstellung von Faserverbundwerkstoffen eine anerkannte Methode zur Dichtheitskontrolle von Formen, bevor diese mit Tränkharzen befüllt werden.
P58^[Mo.4.A]	Schnittstellenkonzepte für digitale Ultraschallprüfgeräte R. Ploigt, E. Dohse, G. Schenk, BAM, Berlin Kurzfassung: In der ZfP mit Ultraschall ist die Erhebung von Messdaten tägliches Geschäft und Grundvoraussetzung... mehr Kurzfassung: minimieren In der ZfP mit Ultraschall ist die Erhebung von Messdaten tägliches Geschäft und Grundvoraussetzung für die Fehleranalyse und für die Bewertung von Prüfobjekten. Die elektronische Datenverarbeitung ermöglicht hier in situ - Bewertungen und Analysen im Nachhinein, sowie die Archivierung zu Dokumentationszwecken. Die Erhebung von Ultraschall-Messdaten stellt hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Datenaufnahme, Präzision der Sensorik und die Qualität der Datenverarbeitung. Der Beitrag vergleicht bewährte und zukünftige Schnittstellenkonzepte nach ihrer Eignung für digitale Ultraschallprüfgeräte. Kriterien sind unter anderem Auflösungsvermögen, Signaldynamik und Abtastrate. Es werden Bussysteme wie PCI, USB usw. betrachtet und ihre Möglichkeiten und Grenzen bezüglich ihrer Einsetzbarkeit für die Datenerfassung aufgezeigt.
P59	Ein Verfahren zur automatisierten 3D-Auswertung von Ultraschall-Daten A. Osman, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken U. Haßler, Fraunhofer IIS, EZRT, Fürth V. Kaftandjian, INSA Lyon, Villeurbanne, Frankreich J. Hornegger, Universität Erlangen-Nürnberg Kurzfassung: Die Ultraschallprüfung beruht derzeit auf der Auswertung von B und C-Scan Bildern, und erfolgt haup... mehr Kurzfassung: minimieren Die Ultraschallprüfung beruht derzeit auf der Auswertung von B und C-Scan Bildern, und erfolgt hauptsächlich visuell. Tiefen- und Volumeninformationen geht dabei verloren. Des Weiteren ist die Prüfung großer Komponenten insbesondere aus dem Bereich der Luft und Raumfahrt zeitaufwändig. Die Verwendung des getakteten Gruppenstrahlers (SPA) erlaubt, unter bestimmten Aufnahmebedingungen, dreidimensionale Rekonstruktion innerer Grenzflächen, ähnlich wie Röntgen-Computertomographie, wobei bei Zugänglichkeit der Objektoberfläche sehr große Objekte untersucht werden können. In diesem Beitrag präsentieren wir ein Auswerteverfahren für dreidimensionale SPA-US-Daten, das insbesondere für die Detektion und Klassifikation von Hohlräumen und Porositäten in Faserverbundbauteilen geeignet ist. Das Verfahren bietet eine auf Detektion von Eintritts- und Rückwandecho basierende Wanddickenschätzung zur referenzfreien Inspektion einfacher Komponenten. Darüber hinaus kann a priori Wissen über die Objektgeometrie z.B. in Form von CAD-Daten für komplexe Geometrien integriert werden. Diese Funktionalität ermöglicht die Bewertung der Objektvolumen für innen liegende Defekte. Zu diesem Zweck wenden wir die automatische 2D-Inspektion schichtweise auf die gemessenen Objektvolumen an. Die Informationen über mögliche Defekte in jeder Schicht werden zu einem dreidimensionalen Objektvolumen fusioniert. Die Defektklassifikation wird auf Grundlage vordefinierter Güteparameter durchgeführt, z.B. Größe von Einzelfehlern, lokale und globale Fehlerdichten. Das Verfahren wird anhand von Ergebnissen an CFK-Proben demonstriert.
P60^[Mo.4.A]	Spannungen in CFK mit Lambwellen erfassen P. Huke, O. Focke, A. Petker, BIAS, Bremen G. Reucher, IWT, Bremen Kurzfassung: Während der Herstellung, Ver- und Bearbeitung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen entstehen Ei... mehr Kurzfassung: minimieren Während der Herstellung, Ver- und Bearbeitung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen entstehen Eigen- und Verzugsspannungen, die in Kombination mit äußeren Belastungen zu einem Versagen der Bauteile führen kann. Diese Spannungen beeinflussen das Ausbreitungsverhalten von Laser-angeregten Ultraschallwellen signifikant, so dass eine Erfassung mittels Vibrometrie punktuell oder flächig mittels digitaler Scherografie möglich ist. In diesem Poster präsentieren wir die theoretischen Grundlagen, experimentellen Methoden und Ergebnisse der Messung von Verzugsspannungen an CFK-Bauteilen.
P61^[Mo.4.C]	Visualisierung der Volumenmessdaten von hochauflösenden Ultraschalltauchtechnikprüfungen D. Gohlke, T. Heckel, D. Kotschate, BAM, Berlin Kurzfassung: Die heutigen Anforderungen an Bauteile und deren Materialien werden immer höher. Somit steigen auch... mehr Kurzfassung: minimieren Die heutigen Anforderungen an Bauteile und deren Materialien werden immer höher. Somit steigen auch die Anforderungen an die notwendigen Prüfverfahren zur Qualitätsbestimmung bzw. –erhaltung. Durch den optimierten Einsatz von mechanisierten Prüfverfahren und der Verwendung von Visualisierungsalgorithmen wird es möglich, Prüfergebnisse mehrdimensional und farbcodiert z.B. als Überblicksansicht über das Volumen des geprüften Bauteils zu bekommen. Bei der hochauflösenden Volumenprüfung eines Bauteils mittels Ultraschall-Tauchtechnikverfahren bei dem anstelle einer einfachen Ja/Nein – Aussage eine detaillierte Analyse erforderlich ist, ist es notwendig alle Messdaten, d.h. jedes A-Bild an jedem Ort, zu speichern. Bei der Auswertung der Daten werden vorwiegend 2D Darstellungen wie z.B. das C-Bild der gescannten Fläche, B-Bilder der Scan und Index-Ebene sowie das A-Bild an der jeweiligen Position verwendet. Um sich z.B. ein Überblick über das Volumen zu verschaffen werden die B-Bilder der jeweiligen Ebene gescrollt. Bei diesem Verfahren erhält man zwar eine genaue Aussage in den einzelnen Ebenen aber doch sehr schwer über die Lage der Anzeigen im Prüfvolumen. Eine 3D-Visualisierung der Volumenmessdaten liefert unter Berücksichtigung der Bauteilgeometrie und einer Farbcodierung der Amplitudenwerte liefert eine übersichtliche Darstellung über Lage, Größe und Verteilung der Anzeigen im Volumen des Bauteils. Das Plakat zeigt Beispiele zur Visualisierung verschiedenartiger Prüfergebnisse aufgenommen mit hochauflösender Ultraschall-Tauchtechnik.
P62^[Mo.4.C]	Optimierung von Ultraschall-Fokusprüfköpfen beim Einsatz an stark gekrümmten Oberflächen T. Heckel, R. Boehm, D. Gohlke, BAM, Berlin Kurzfassung: Bei der Prüfung von gekrümmten Bauteilen in Tauchtechnik muss man die Veränderung des Schallfeldes ... mehr Kurzfassung: minimieren Bei der Prüfung von gekrümmten Bauteilen in Tauchtechnik muss man die Veränderung des Schallfeldes durch die Form der Oberfläche berücksichtigen. Insbesondere bei hochauflösenden Ultraschallprüfungen mit Fokusprüfköpfen kommt es hierbei zu drastischen Verzerrungen des Schallfeldes. Diese Verzerrungen sind bei der Empfindlichkeitseinstellung sowie bei der Auslegung von Fokuspunkt- und Spurabstand zu berücksichtigen um eine ausreichende Prüfempfindlichkeit zu erreichen. Es werden Simulationsrechnungen und Messergebnisse an typischen Prüfanordnungen vorgestellt.
P63^[Mo.4.C]	Kontrollierte und zerstörungsfreie Anregung von Stoßwellen zur Öffnung von Kissing Bonds O. Focke, R.B. Bergmann, P. Huke, M. Kalms, BIAS, Bremen J. Skupin, R. Wilken, Fraunhofer IFAM, Bremen Kurzfassung: Gegenstand des Beitrags ist die kontrollierte zerstörungsfreie Einkopplung von lasergenerierten Sto... mehr Kurzfassung: minimieren Gegenstand des Beitrags ist die kontrollierte zerstörungsfreie Einkopplung von lasergenerierten Stoßwellen in gefügten kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffstrukturen die zum Ziel haben sogenannte Kissing Bonds zu öffnen. Anhand von Variation von Prozessparametern wie Laserenergie, -spotgröße, -pulslänge und Benetzungsgrad der Bauteiloberfläche wird deren Einfluss auf die erzeugte Stoßwelle dargestellt. Die so optimierte Stoßwelle ist dann geeignet um ein sogenanntes Kissing Bond zu öffnen. Die geöffnete Klebung verhält sich anschließend wie eine Delamination und kann nachgeschaltet mit konventionellen Prüfmethoden nachgewiesen werden.
P64	Modernes Gerätekonzept auf FPGA-Basis für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung O. Punk, S. Döhler, U. Heuert, Hochschule Merseburg P. Holstein, H.-J. Münch, SONOTEC, Halle (Saale) Kurzfassung: In der heutigen Zeit gehören Schweißprozesse vor allem in Industrie und Bauwesen zu den meistgenutz... mehr Kurzfassung: minimieren In der heutigen Zeit gehören Schweißprozesse vor allem in Industrie und Bauwesen zu den meistgenutzten Basistechnologien. Dabei unterliegen die verschiedenen Schweißverfahren einer umfangreichen Normung und Regelung, welche die Qualität des Schweißprozesses sichern soll. Ein anerkanntes Verfahren für die Qualitätssicherung von Schweißnähten ist das Ultraschall-Reflexionsverfahren. Dieses zerstörungsfreie Prüfverfahren wird mithilfe von sogannten A-Bild-Geräten durchgeführt, welche für unterschiedlichste Prüfszenarien in verschiedenen Anwendungsgebieten entwickelt werden. In dem hier vorgestellten Projekt wurde ein modernes Gerätekonzept für die Entwicklung eines Ultraschall-A-Bild-Gerätes auf Basis einer frei skalierbaren Gerätearchitektur entwickelt. Diese Entwicklung wurde durch die Transferierung eines PC-basierten Messsystems auf ein FPGA-basiertes Einchipsystem (eng.: System on Chip) realisiert. Dafür wurde eine Trennung von System- und Kommunikationkomponenten vorgenommen. Die dabei entwickelte modulare Architektur in Verbindung mit einem neuartigen Kommunikationsprotokoll erlaubt eine skalierbare Nutzung der verfügbaren Kanäle von peripheren Komponenten. Durch die Verwendung einer standardisierten USB-Schnittstelle und der Bereitstellung eines skalierbaren Protokolls besteht die Möglichkeit sich mit jeder Standardhardware zu verbinden, welche die Analysesoftware ausführen kann. Darüber hinaus stellt auch die Verbindung mit einem Mikrocontroller-basierten mobilen System zur Nutzung eines miniaturisierten Gerätes kein Problem dar. Die Ergebnisse dieser Arbeit bilden die Basis zur Entwicklung neuartiger Geräte, wie z.B. von Ultraschall-A-Bild-Geräten oder die durch ihre Mehrkanaligkeit gekennzeichneten Ultraschall-Phased-Array-Geräte.
P65^[Mo.4.A]	3D-EFIT Modellierung elastischer Wellen in anisotropen Medien P.K. Chinta, GE Sensing & Inspection Technologies, Hürth K.-J. Langenberg, K. Mayer, Universität Kassel Kurzfassung: Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) von Bauteilen wie z. B. Strukturen mit Schweißnähten ist wichtig... mehr Kurzfassung: minimieren Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) von Bauteilen wie z. B. Strukturen mit Schweißnähten ist wichtig, um deren Qualität zu gewährleisten. Die dabei auftretende elastische Wellenausbreitung in anisotropen Materialien im Volumen ist wegen der möglichen Kristallorientierungen und der Polarisation verschiedener Wellenmoden sehr komplex und bei dem Auftreten von Inhomogenitäten nur schwer zu verstehen. Auftretende Wellentypen können jedoch durch die dreidimensionale elastodynamische Finite Integrationstechnik (3D-EFIT) effizient modelliert werden. Im vorliegenden Beitrag werden die Validierung eines anisotropen 3D-EFIT Tools und entsprechende Simulationsergebnisse an Schweißnahtstrukturen präsentiert. Dies wird durch den Vergleich der Modellierung mit einer analytischen Lösung basierend auf der Radon-Transformation durchgeführt. Als Anwendungsbeispiel dient eine Schweißnaht aus austenitischem Stahl, die eine hexagonale Kristallstruktur besitzt und zwei isotrope Stahlblöcke miteinander verbindet. Wegen der Polarisation von elastischen Wellen in hexagonalen Kristallstrukturen werden diese als transversal-isotrop bezeichnet. In solchen Materialien existieren Quasi-Druckwellen (qP), vertikale polarisierte Quasi-Scher- (qSV) und horizontal polarisierte Scher- (SH) Wellen. Die Ausbreitung dieser Wellentypen kann in den Simulationsergebnissen studiert werden. Um die Bauteilgeometrie räumlich zu begrenzen, ohne dass an den Rändern Wellenreflexionen auftreten, ist die Convolutional Perfectly Matched Layer (CPML) Technik implementiert. Als Prüfkopf wird ein Winkelprüfkopf (MKW45-2) eingesetzt und simuliert, der in den isotropen Teil der Geometrie eine 45°-Scherwelle aussendet. Die Ausbreitung und Streuung der Wellen ist in Form von Zeitschnappschüssen und B-Scans dargestellt.
P66^[Mo.4.A]	Ultraschallabbildung zur zerstörungsfreien Strukturbestimmung von Betonbauteilen mit Hilfe der "One-Way"-Wellengleichung G. Ballier, Universität Kassel M. Krause, BAM, Berlin K. Mayer, Universität Kassel Kurzfassung: Die ZfP versucht mit Hilfe von Messdaten, die sie aus z. B. einer Impuls-Echo-Messung gewinnt, Rück... mehr Kurzfassung: minimieren Die ZfP versucht mit Hilfe von Messdaten, die sie aus z. B. einer Impuls-Echo-Messung gewinnt, Rückschlüsse auf die innere Struktur eines Objektes zu ziehen. Bei Betonbauteilen sollen im Besonderen Verpressfehler, die dann zur Korrosion und damit zur einer Beeinträchtigung der Standsicherheit und Dauerhaftigkeit des Konstruktion (z. B. einer Spannbetonbrücke) führen können, schnell und mit einer hohen Sicherheit aus den Messdaten lokalisiert werden. Das konventionellen SAFT oder FT-SAFT-Verfahren liefern in Verbindung mit einer Phasenauswertung einen schnellen und sicheren Hinweis darauf, dass ein Lufteinschluss/Defekt vorliegt. Darüber hinaus können jedoch Rückausbreitungs-Verfahren, wenn ein gutes Geschwindigkeitsprofil vorliegt, eine wesentlich bessere Lokalisierung des Defekts bieten als SAFT-Verfahren, jedoch mit dem Nachteil, dass sie sehr zeit- und rechenintensiv sind, vor allem im Dreidimensionalen. Als Mittelweg kann hierzu die "One-Way"-Methode dienen. Diese Methode verwendet Pseudo-Differential-Operatoren und ist sehr robust auch bei relativ groben Geschwindigkeitsprofilen. Sie wird an Beispielen aus der Bauwerkdiagnose mit den konventionellen Verfahren verglichen.
P67	Ultraschall-Prüfung von dickwandigen Rohren mit einem Gruppenstrahler-Prüfportal W.A.K. Deutsch, M. Joswig, K. Maxam, KARL DEUTSCH Prüf- und Messgerätebau, Wuppertal S. Deutsch, P. Pichard, M2M-NDT, Les Ulis, Frankreich S. Nitsche, Vallourec Deutschland, Düsseldorf A. Noël, Vallourec Research, Aulnoye, Frankreich N. Vahe, Vallourec, Aulnoye-Aymeries, Frankreich Kurzfassung: In diesem Beitrag wird ein Ultraschall-Prüfportal für dickwandige Rohre (Durchmesser 178 - 419 mm, ... mehr Kurzfassung: minimieren In diesem Beitrag wird ein Ultraschall-Prüfportal für dickwandige Rohre (Durchmesser 178 - 419 mm, Wanddicke 20 - 100 mm, Länge 4 - 15 m) vorgestellt. Die Prüfspur für die Rohre ist schraubenförmig: Während sich das Rohr dreht, werden die Prüfkopfhalter linear parallel zur Rohrachse verfahren und von oben an das Rohr angestellt. Eine Besonderheit der Prüfanlage ist die Ankoppeltechnik. Der Ultraschall durchläuft mehrere Zentimeter einer geführten Wasservorlaufstrecke (Wasserstrahl-Ankopplung bzw. Squirter-Technik) zwischen Prüfkopf und Rohroberfläche - eine Herausforderung bei relativ großen Sensoren und langen Vorlaufstrecken! Fünf Prüfkopfhalter werden benutzt. Vier Halter dienen der Winkeleinschallung zur Längs- und Querfehlerprüfung. Ein Prüfkopfhalter ist für die Senkrecht-Einschallung zur Messung der Wanddicke und zum Auffinden von Dopplungen vorgesehen. Die Prüfköpfe sind als Gruppenstrahler ausgeführt und so ausgelegt, dass für alle Prüffunktionen überlappende Schallfelder generiert werden können. Dadurch wird im dynamischen Betrieb eine hohe Fehlerauffindwahrscheinlichkeit mit geringen Amplituden-Schwankungen erreicht. Die Prüfkopfhalter sind kardanisch aufgehängt und können der Rohroberfläche optimal folgen. Die Führung auf der Rohroberfläche wird mit Metallrollen aus gehärtetem Stahl realisiert. Bei der Umrüstung auf andere Rohrdurchmesser ist ein Tausch mechanischer Teile nicht erforderlich. Dadurch sind kurze Umrüstzeiten und lange mechanische Standzeiten möglich. Eine moderne voll-parallele Gruppenstrahler-Prüfelektronik mit 192 Kanälen ist im Einsatz.
P68^[Mo.4.A]	Ultraschall-Tauchtankprüfung mit hoher Prüfempfindlichkeit W.A.K. Deutsch, M. Joswig, R. Kattwinkel, KARL DEUTSCH Prüf- und Messgerätebau, Wuppertal Kurzfassung: Dieser Beitrag stellt zwei Tauchtank-Prüfsysteme mit besonders hoher Prüfempfindlichkeit vor. Im ... mehr Kurzfassung: minimieren Dieser Beitrag stellt zwei Tauchtank-Prüfsysteme mit besonders hoher Prüfempfindlichkeit vor. Im ersten Beispiel werden stranggegossene Aluminium- und Magnesiumbarren mit Hilfe einer doppelt ausgelegten Tauchtank-Anlage geprüft. Die Rundbarrenabschnitte sind bis zu 2 m lang und weisen Durchmesser von 172 mm - 620 mm auf. Die Prüfempfindlichkeit beträgt 0,8 mm KSR. Zur Rotation um die Längsachse werden die Barren auf Servomotor angetriebenen Walzen gelegt. Drei baugleiche Prüfkopfsysteme mit je einem Senkrecht- und zwei Winkelprüfköpfen fahren entlang des Barrens und nehmen die Ultraschalldaten auf. Die Bewegung der Prüfköpfe ist über ein Portalsystem realisiert. Zur Zeitersparnis kann während der Prüffahrt in einer zweiten Drehrollenstation ein weiterer Entlade- oder Beladevorgang erfolgen. Die Prüfergebnisse werden unmittelbar nach der Prüfung als C-Bild dargestellt. Die für dieses Projekt neu entwickelte C-Bild-Software bietet viele Möglichkeiten der nachträglichen Bewertung der Ultraschallergebnisse und ist ein wichtiges Werkzeug für den Prüfer. Um auch anspruchsvollste Luftfahrtvorschriften zu erfüllen, werden die 12.000 Liter Wasser im Tauchtechnikbecken auf konstanter Temperatur gehalten. Eine vollautomatisierte Kalibrierstation zur Kontrolle der Prüfempfindlichkeit, des Tiefenausgleichs und der Flächenlinearität ist fest im Wasserbecken eingebaut und wird somit ebenfalls temperiert. Alle Ultraschallsensoren können über die Steuerung der Anlage automatisch mit der Kalibrierstation abgeglichen werden. Bei der Konstruktion der Anlage wurde in allen Details auf äußerste Präzision Wert gelegt, ohne die in der Serienproduktion erforderliche Robustheit aus den Augen zu verlieren. Hieraus ergibt sich auch eine andere bemerkenswerte Kennzahl der Anlage: Das Gesamtgewicht inkl. Wasser beträgt 25 Tonnen. Im zweiten Beispiel wird ein Tauchtank für Kugellagerringe (Durchmesser 200 - 500 mm) vorgestellt. Die europäische Norm für Eisenbahnanwendungen sieht für Hochgeschwindigkeitslager eine Prüfempfindlichkeit von 0,5 mm KSR vor. Höchste Anforderungen an die mechanische Präzision, die Prüfempfindlichkeit und die Schussdichte sind die Folge. Um den Durchsatz zu erhöhen, sind bis zu vier baugleiche Prüfköpfe im Einsatz.
P70^[Mo.4.C]	3D Schallfeldcharakterisierung niederfrequenter Ultraschall-Prüfköpfe in Beton - Experimentelle Untersuchungen und Simulation S. Maack, BAM, Berlin M. Spies, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken B. Hillemeier, IFDB - Prof. Hillemeier & Knapp, Berlin Kurzfassung: Diagnose, Überwachung und Prüfung von Bauwerken nehmen eine immer größere Bedeutung im Bauwesen ein... mehr Kurzfassung: minimieren Diagnose, Überwachung und Prüfung von Bauwerken nehmen eine immer größere Bedeutung im Bauwesen ein, nicht zuletzt aufgrund des steigenden Alters der Infrastruktur. Seit langem werden Ultraschallmessverfahren eingesetzt, um beispielsweise Strukturelemente oder Verdichtungsmängel in Beton zu orten oder die Dicke von Bauteilen bei einseitiger Zugänglichkeit zu bestimmen. Allerdings führt die Heterogenietät des Betons in Form von Luftporen und Gesteinskörnung zu einer starken Schallschwächung. Zur effektiven Schallanregung und -detektion in Betonen haben sich Punkt-Kontakt-Prüfköpfe durchgesetzt, die ohne Koppelmittel auf die Messoberfläche aufgesetzt werden und als Einzelschwinger oder als Arrays erhältlich sind. In diesem Beitrag werden die experimentellen Untersuchungen und Simulationen zu deren Charakterisierung vorgestellt. Ein an der BAM entwickelter Scanner ermöglicht die dreidimensionale Bestimmung der Schallfelder und Richtcharakteristiken an halbkugelförmigen Testkörpern. Die am Fraunhofer ITWM entwickelten Simulationsprogramme auf der Basis der Generalisierten Punktquellensynthese (GPSS) liefern vergleichende Ergebnisse an untersuchten Betonhalbkugeln mit Durchmessern von 350 mm bis 650 mm. Die durchgeführten Untersuchungen bilden die Grundlage für den effektiven, applikationsspezifischen Einsatz von Prüfköpfen zur Betonprüfung und für die korrekte Erfassung des Rekonstruktionsvolumens beim Einsatz von tomographischen Verfahren. Darüber hinaus bietet der Einsatz von Simulationen die Möglichkeit, durch Berücksichtigung materialspezifischer Parameter vorab Informationen über die zu erwartenden Signal-Rausch-Verhältnisse zu ermitteln und damit die zu erwartenden experimentellen Gegebenheiten zu charakterisieren.
P71	Neuartige Lösungen für zerstörungsfreie Prüfanforderungen in der Energiewirtschaft C. Köhler, VOGT Ultrasonics, Burgwedel K. Quirk, P. Ryan, Phoenix ISL, Warrington, Großbritannien G. Vogt, VOGT Ultrasonics, Burgwedel Kurzfassung: Die Scanner und Manipulatoren der Firma Phoenix ISL, unser Partner im Bereich der Fertigung von Sca... mehr Kurzfassung: minimieren Die Scanner und Manipulatoren der Firma Phoenix ISL, unser Partner im Bereich der Fertigung von Scannern und Manipulatoren sowie Prüfköpfen, werden u.a. im Bereich der Nuklear- und der Petro-Chemischen Industrie für die Schweißnahtprüfung eingesetzt. Phoenix ISL ist mit seinen Prüfsystemen weltweiter Hauptlieferant für viele namhafte Anwender in den Kernkraftwerken, aller nuklearer Behörden und bei den führenden Herstellern von Dampfturbinen und Generatoren. Die Produktpalette der Scanner ist vielseitig. Eine Vielzahl an manuellen Scannern und motorisierten Scannern steht zur Auswahl. Sehr schnell adaptierbare manuelle Scanner werden unter anderem für die Prüfung an Rohren oder Blechen eingesetzt. Anhand von ausgewählten Fallbeispielen stellen wir prüftechnische Lösungsansätze und die daraus resultierenden neuartigen Prüfmechaniken und -manipulatoren für Prüfungen mittels der Ultraschall- (konventionell und Phased Array) und Wirbelstromtechnologie vor.
P72^[Mo.4.A]	LS-Tauchtechnik-Prüfsysteme "Der feine Unterschied" - die Eliteklasse mit Bestleistung C. Köhler, G. Vogt, VOGT Ultrasonics, Burgwedel Kurzfassung: Die Ultraschall-Tauchtechnik-Prüfsysteme, der Serie "LS" werden für die unterschiedlichsten Anwendu... mehr Kurzfassung: minimieren Die Ultraschall-Tauchtechnik-Prüfsysteme, der Serie "LS" werden für die unterschiedlichsten Anwendungen im Labor und in der Produktion flexibel eingesetzt. Dabei können rotationssymmetrische Prüflinge auf einem Drehteller oder einer Stangendrehvorrichtung bzw. planparallele Prüflinge mäanderförmig abgescannt und die Prüfergebnisse quasi online manuell oder automatisch, gemäß Bewertungsmatrix, ausgewertet werden. Typische Prüflinge sind z.B. Getriebekomponenten und Lagerringe (Automotive, Windkraft, Aerospace, Bahn), Stangen und Zylinder (Automotive) oder auch komplexere Geometrien wie Triebwerkskomponenten oder Verdichterräder aus dem Bereich des Triebwerksbaus. Für diese Anwendungsfälle stehen im Wesentlichen 2 Standard Systemtypen zur Verfügung. Es handelt sich dabei um die Systeme der Serie LS500 und LS200, welche sich u.a. in ihren verfügbaren Scanbereichen bzw. in ihren mechanischen Bewegungsparametern unterscheiden. Ein Mix aus beiden Systemen, LS500 und LS200, ist der Sonderanlagenbau im Bereich der Tauchtechnikprüfung. Dabei sind den Prüfbereichen und den zu prüfenden Bauteilgeometrien nahezu keine Grenzen gesetzt. Die Prüfmechanik wird letztendlich durch Abmessung z.B. eines Aluminium oder Molybdän-Bleches, wie es im Bereich der Luftfahrt oder Solarenergie benötigt wird, und der Integrationstiefe der Mechanik in die interne Fertigungskette definiert. Mehrkanal-Ultraschallanwendungen oder die Anwendung der Phased Array Technik ist hier nahezu ein Muss, um u.a. die Anforderung, oft auch bestimmt durch den Produktionstakt, erfüllen zu können. Für die Bauteilprogrammierung, Scanüberwachung und Datenanalyse werden hoch entwickelte Software Programme genutzt. Eine dreidimensionale Ansicht des Roboters und Bauteils, das in Abschnitten sowohl rotierend als auch vergrößert dargestellt werden kann, erlaubt eine Vorausberechnung der Manipulatorposition in wenigen Sekunden. Auch ist das 3D Scannen von komplexen Bauteilen möglich. Die Software stellt dann die entsprechenden Prüfdaten Voxel orientiert in der Auswertesoftware dar.
P73^[Mo.4.A]	Hoch entwickelte Ultraschallprüflösungen für Triebwerkslaufteile in der Luftfahrtindustrie C. Köhler, VOGT Ultrasonics, Burgwedel S. Rabinovich, ScanMaster Systems, Kfar Saba, Israel G. Vogt, VOGT Ultrasonics, Burgwedel Kurzfassung: Die Ultraschallprüfung oder die wiederkehrende Überprüfung von Triebwerkslaufteilen in der Luftfahr... mehr Kurzfassung: minimieren Die Ultraschallprüfung oder die wiederkehrende Überprüfung von Triebwerkslaufteilen in der Luftfahrtindustrie zeigt andere Komplexitäten als wir Sie in der Ultraschallprüfung von sonstigen Motorbauteilen antreffen. Diese Komplexität resultiert aus der Bauteilgeometrie, der Oberflächenbeschaffenheit und den hohen Anforderungen an das Prüfpersonal. VOGT und ScanMaster haben eine benutzerfreundliche und dennoch anspruchsvolle Lösung bestehend aus Innovationen in Hardware und Software für diesen Anwendungsfall entwickelt. Die Ultraschallprüfung der Triebwerkslaufteile erfolgt in einem Tauchtechniktank mit 5 hochpräzisen mechanischen Prüfachsen sowie einem Drehteller, der für die Be- und Entladung mit einer motorisierten Hubplattform ausgerüstet ist. Der eingeschränkte Zugang zu den Rippenflächen eines 2-6 oder 3-9 stufigen Triebwerksgehäuses, typisch in GE-Triebwerken, als auch die verschiedenen Einschallwinkel für die zahlreichen Scans, die durchgeführt werden müssen, erfordern ein einzigartiges Set von Werkzeugen für die Ausführung der Ultraschallprüfung. Der Zugang zwischen zwei benachbarten Rippenflächen ist begrenzt. Die Rippenflächen enthalten zwei konkave Radien an jedem Ende Ihrer planaren Oberfläche. Der geforderte Eintrittswinkel beträgt 25 Grad mit einem Wasservorlauf von 20 mm. Diese geometrischen Prüfbedingungen werden durch eine mechanische Einheit zur Oberflächennachführung sichergestellt. Es wird dazu ein speziell angepasstes Material verwendet, welches die Streuechos, verursacht durch die Prüfkopfhalterung und die Oberfläche, dämpft. Das 2-6 stufige Triebwerksgehäuse wirft ein weiteres spezifisches Problem auf, weil der Durchmesser der Bohrung im Innenraum kleiner ist als die der Rippenflächen. Dafür kommt eine ausfahrbare Einheit zum Einsatz, um in die Bohrung einzufahren und mit einem Ausleger auf die Rippenfläche zu gelangen. Innerhalb der Bohrung im Innenraum befinden sich Oberflächen, die bis zu sieben verschiedene Arten von Scans erfordern. Jeder Scan wiederum ist mit einem unterschiedlichen Einschallwinkel auszuführen. Dafür wird ein abnehmbarer "Mehrpunktspiegel" eingesetzt. Die unterschiedlichen Positionen können somit in einem Prüfablauf angesteuert werden. Für die Bauteilprogrammierung, Scanüberwachung und Datenanalyse werden hoch entwickelte Software-Programme genutzt. Eine dreidimensionale Ansicht des Roboters und Bauteils, das in Anschnitten sowohl rotierend als auch vergrößert dargestellt werden kann, erlaubt eine Vorausberechnung der Roboterposition in wenigen Sekunden.
P74	Bestimmung der strukturabhängigen Ultraschallschwächung in Gusswerkstoffen am Beispiel von gegossenen Nickel-Aluminium-Bronzen S. Hubel, Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern H. Rieder, M. Spies, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken A. Dillhöfer, Stutensee S. Leever, A. van Kooij, Wärtsilä Netherlands, Drunen, Niederlande Kurzfassung: Gusswerkstoffe wie Duplexstähle und Nickel-Aluminium-Bronzen spielen aufgrund ihrer Festigkeitseige... mehr Kurzfassung: minimieren Gusswerkstoffe wie Duplexstähle und Nickel-Aluminium-Bronzen spielen aufgrund ihrer Festigkeitseigenschaften und ihrer Korrosionsbeständigkeit eine wichtige Rolle unter anderem bei der Fertigung von Schiffsantriebskomponenten und Bauteilen im Off-Shore-Bereich. Aufgrund ihrer für den Ultraschall ungünstigen Eigenschaften zählen sie zu den schwer prüfbaren Werkstoffen. Die Streuung elastischer Wellen an (Grob-)Korn- und/oder Phasengrenzen führt zu einer mitunter beträchtlichen Schallschwächung und damit zu einem geringen Nutzsignal bei der bildgebenden Ultraschallprüfung. Durch die Simulation auf der Basis physikalischer Modelle gelingt es, diese Effekte quantitativ zu erfassen und verbesserte oder neue Prüfverfahren zu entwickeln, wenn die entsprechenden Materialparameter als Eingangsgrößen vorliegen. In diesem Beitrag befassen wir uns daher mit der experimentellen Bestimmung der frequenzabhängigen Schallschwächung. Die Untersuchungen mit Standard-Prüfköpfen unterschiedlicher Frequenz und Bandbreite haben wir an einem speziell gegossenen Bronze-Testkörper durchgeführt. Die in den verschiedenen Dickenbereichen während des Abkühlprozesses ausgebildeten Gefüge entsprechen den in realen Bauteilen vorhandenen Kornstrukturen und sind daher als repräsentativ für gegossene Schiffspropeller aus Cu3 anzusehen. Wir berichten über die Bestimmung der frequenzabhängigen Schallschwächungskoeffizienten für die untersuchten Wanddicken von 30 mm bis 200 mm und deren Korrelation mit der im Gefüge vorliegenden Korngrößen.
P75^[Mo.4.C]	3D-Visualisierung von Ultraschalldaten als effektives Werkzeug in der bildgebenden Prüftechnik A. Dillhöfer, Stutensee H. Rieder, M. Spies, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken C. Rieder, Fraunhofer MEVIS, Bremen Kurzfassung: Bei der Analyseprüfung von Bauteilen mit konvex/konkav gekrümmten Oberflächen und komplexen Freifor... mehr Kurzfassung: minimieren Bei der Analyseprüfung von Bauteilen mit konvex/konkav gekrümmten Oberflächen und komplexen Freiformflächen mittels Ultraschall können bildgebende Rekonstruktions-, Auswerte- und Bewertungsverfahren wie beispielsweise das Verfahren SAFT (Synthetische Apertur Fokus Technik) schon wirtschaftlich eingesetzt werden. Dadurch erhält man erweiterte Aussagemöglichkeiten bezüglich Fehlertyp, Fehlergröße, Orientierung und Position. Diese Werte dienen zum Beispiel als Eingangsgröße für eine bruchmechanische Bewertung der Restlebensdauer der Komponente. Im Fall der dreidimensionalen Fehlerrekonstruktion (3D-SAFT) wird das Prüfvolumen über die geprüften Spuren rekonstruiert. Hierdurch erreicht man eine Punktfokussierung des Ultraschalls im Rekonstruktionsraum und eine weitere Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses gegenüber der 2D-basierten Rekonstruktion in den einzelnen Prüfspuren. Dies hat auch eine erhöhte Abbildungsschärfe zur Folge. Wird zusätzlich die CAD-erfasste Kontur des Prüfobjektes in die Berechnung mit einbezogen, erhält man eine vollständige Abbildung der Ultraschallanzeigen im Volumen inklusive der realen Oberflächen. Die aufgezeigte Vorgehensweise erfordert ein flexibles 3D-Visualisierungsinstrument, das ähnlich einem "Werkzeugkoffer" unter anderem auch die Integration von Funktionen zur Größenbestimmung und Vermaßung des Befundes im Volumen zulässt. Am Beispiel der Prüfung eines Schiffspropellers und der Schweißnahtprüfung an längsgeschweißten Großrohren illustrieren wir die nach der Datenerfassung und SAFT-Rekonstruktion beginnenden weiteren Auswerte- und Bewertungsschritte, welche auf der Basis der Software-Plattform MeVisLab durchgeführt werden.
P76	Vergleichende Schallfeldberechnungen für 2D-Phased-Array Prüfköpfe mittels Generalisierter Punktquellensynthese und CIVA 10 M. Spies, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken T. Orth, Salzgitter Mannesmann Forschung, Duisburg Kurzfassung: Simulationsverfahren gewinnen in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eine immer größere Bedeutun... mehr Kurzfassung: minimieren Simulationsverfahren gewinnen in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eine immer größere Bedeutung. Auf der Basis geeigneter Modelle helfen sie beim Verständnis komplexer Wellenausbreitungsphänomene, bei der Optimierung von Prüfparametern und bei der Interpretation experimenteller Ergebnisse. Eine ganze Reihe von analytischen, halb-analytischen und numerischen Verfahren steht im Bereich der Ultraschallsimulation zur Verfügung. In diesem Beitrag berichten wir über Ergebnisse vergleichender Berechnungen, die wir mittels der halb-analytischen Generalisierten Punktquellensynthese GPSS des Fraunhofer ITWM einerseits und der kommerziellen Simulations-Software CIVA in der Version 10 andererseits durchgeführt haben. Obwohl beide Programme die Simulation vollständiger Prüfsituationen im Bereich der Ultraschall-Fehlerprüfung erlauben, haben wir uns in einem ersten Schritt mit der Berechnung von Prüfkopfschallfeldern auseinandergesetzt. Die Vielzahl der Prüfkopf-Parameter von 2D-Phased-Arrays erfordert eine geeignete Evaluierung der Prüfkopf-Eigenschaften. Wir zeigen repräsentative Resultate in direktem Vergleich und diskutieren die erzielte Übereinstimmung, aber auch die festgestellten Unterschiede.
P77	Verfahren zur Korngrößenbestimmung und Homogenitätsprüfung mittels Ultraschall A. Bulavinov, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken R. Pinchuk, ACS-Solutions, Saarbrücken Kurzfassung: Ein neues Verfahren zur Korngrößenbestimmung und Homogenitätsprüfung basierend auf Bestimmung der M... mehr Kurzfassung: minimieren Ein neues Verfahren zur Korngrößenbestimmung und Homogenitätsprüfung basierend auf Bestimmung der Momentanfrequenz der Ultraschallwellen im Impuls-Echo Betrieb ist am Fraunhofer-IZFP in Saarbrücken entwickelt wurden. Die Methode gestattet bildliche Darstellung des Materialgefüges auch bei Materialien mit stark inhomogener Korngrößenverteilung, wie z.B. Kupfer. Sie kann u.a. zusätzlich zu gängigen Verfahren, wie der Schallschwächungsmessung eingesetzt werden, bietet aber viel höhere Aussagekraft bei gleichem Messaufwand. Der Beitrag demonstriert das Potential der Prüfmethode am Beispiel der Korngrößenbestimmung an Kupfer-Rohteilen mit unterschiedlichen Korngrößenverhältnissen nach ASTM E112-96. Möglichkeiten der industriellen Realisierung einer Prüfvorrichtung für Ultraschall-Charakterisierung und Homogenitätsprüfung von Komponenten werden diskutiert.
P78	Mobile Prüfsysteme für die Ultraschalltomografie A. Bulavinov, R. Pinchuk, ACS-Solutions, Saarbrücken S. Pudovikov, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken Kurzfassung: Bildgebende Ultraschalltechniken finden immer breitere Anwendung bei der Qualitätsprüfung von Indus... mehr Kurzfassung: minimieren Bildgebende Ultraschalltechniken finden immer breitere Anwendung bei der Qualitätsprüfung von Industrieanlagen. Nicht zuletzt ist dies der Einführung der modernen Phased Array Technik in die Prüfpraxis zu verdanken, die neben einem in vielen Fällen verbesserten Fehlernachweis auch eine wesentlich flexiblere Prüfungsdurchführung ermöglicht. Oft beschränkt sich aber die Phased Array Prüfung auf nur einen begrenzten Prüfwinkelbereich und reduziert sich damit auf nur begrenzte Information über den zu inspizierenden Prüfbereich und mögliche aufzufindende Fehler. Die Überlagerung der Ultraschallinformationen von mehreren Einschallwinkeln über mehrere Prüfpositionen des Phased Array Prüfkopfes nach dem SAFT Prinzip ermöglicht eine wesentliche Verbesserung der Prüfempfindlichkeit und des Auflösungsvermögens bei der Ultraschallprüfung. Das bekannte Sampling Phased Array Prinzip ermöglicht eine schnelle Erfassung der Ultraschallsignale und Fehlerbildrekonstruktion über größere Winkelbereiche mit nur einem Sende-/Empfangsvorgang in jeder Prüfposition. Beim Aufbau einer zweidimensionalen synthetischen Apertur im SAFT-B-Bild kann eine 3D Visualisierung des Prüfobjektes in Echtzeit durchgeführt werden. Durch eine solche tomografische Bildrekonstruktion kann insbesondere eine sehr genaue Bestimmung der Fehlerlage und Fehlergröße erzielt werden. Der Beitrag präsentiert mobile Analysesysteme für den industriellen Einsatz auf der Basis der Sampling Phased Array Technologie, sowie diverse Anwendungsbeispiele aus der Praxis, u.a. zur Prüfung von Stahl- und Gusskomponenten sowie von Leichtbauwerkstoffen.
P79	Neue Ultraschall-Prüftechnik zur hochpräzisen Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten und Gasen sowie zur Viskositätsmessung von Fluiden T. Waschkies, W. Gebhardt, R. Licht, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken B. Valeske, htw saar, Saarbrücken Kurzfassung: Am IZFP wurde ein neues Prüfverfahren entwickelt, welches basierend auf Differenzmes-sungen hochgen... mehr Kurzfassung: minimieren Am IZFP wurde ein neues Prüfverfahren entwickelt, welches basierend auf Differenzmes-sungen hochgenaue Dichtebestimmungen erlaubt und aufgrund des robusten und kosten-günstigen Aufbaus ein hohes Potential für die industrielle Anwendung besitzt. Bislang sind zahlreiche Verfahren zur Dichtemessung bekannt, z.B. die Ultraschalllaufzeitmessung im Medium, die Bestimmung des Reflexionskoeffizienten des zu messenden Mediums (Patent No. US2009/0266165), die Röntgenabsorption (Journal of the European Ceramic Society 30 (2010) 2927-2936), um nur einige Beispiele zu nennen. Das Hauptmanko der beschriebe¬nen Techniken ist jedoch entweder eine zu geringe Genauigkeit oder ein sehr großer prüf-technischer Aufwand und daraus resultierend ein eingeschränkter Anwendungsbereich. Im Rahmen des Beitrages wird ein neues Dichte-Messverfahren vorgestellt, welches sich durch eine hohe Messgenauigkeit (besser 10-4 g/cm3) bei gleichzeitig geringem messtechni-schen Aufwand auszeichnet und aus diesen Gründen sehr gut automatisierbar ist. Der Messaufbau besteht aus einer zylindrischen Messzelle welche durch einen Piezoschwinger in zwei Messkammern unterteilt wird. Eine Kammer dient als Referenzmesszelle, die zweite wird durch das zu messende Medium befüllt. Durch den Piezoschwinger wird Ultraschall in beide Kammern eingeschallt, welcher jeweils am Ende einer Kammer durch einen separaten Empfänger ausgewertet wird. Das Prinzip der Dichtebestimmung beruht auf der Messung der Amplitudendifferenz der empfangenen Ultraschallsignale beider Messzellen. Durch diese Auswertungsmethode kann in Abhängigkeit vom Referenzmedium eine hohe Genauigkeit der Dichtemessung erreicht werden, was im Rahmen des Beitrages anhand von Beispielen dargestellt wird. Weiterhin werden weitere Möglichkeiten dieses Prüfverfahrens vorgestellt wie z.B. eine präzise Ultraschalllaufzeitbestimmung oder die Viskositätsmessung von Fluiden.
P80	Neue Möglichkeiten mit Luftultraschall zur berührungslosen Werkstoffcharakterisierung T. Waschkies, W. Gebhardt, R. Licht, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken B. Valeske, htw saar, Saarbrücken Kurzfassung: Die Luftultraschallprüfung ist ein seit einigen Jahrzehnten erforschtes Verfahren zur berührungslos... mehr Kurzfassung: minimieren Die Luftultraschallprüfung ist ein seit einigen Jahrzehnten erforschtes Verfahren zur berührungslosen Werkstoffcharakterisierung. Seine Vorteile liegen vor allem in der berührungslosen Messung und der hohen erreichbaren lateralen Auflösung, welche durch die geringe Ultraschallgeschwindigkeit in Luft begründet wird. Am Fraunhofer IZFP wurde in den letzten Jahren in Kooperation mit dem Industriepartner Fa. Inoson Entwicklungsarbeit geleistet, so dass heute ein leistungsfähiges Luftultraschall-Prüfsystem zur Verfügung steht, dessen Performance weit über die am Markt erhältlichen Systeme hinausgeht. Im Rahmen des Vortrags werden diese Neuerungen vorgestellt und deren Möglichkeiten anhand von Untersuchungsergebnissen ausgewiesen. Die Vorstellung umfasst ein neu entwickeltes Ultraschallprüfsystem, sowie die am IZFP entwickelten softwaretechnischen Möglichkeiten zur Datenauswertung (CPS Windows, SAFT, Phased Array). Weiterhin wird ein neues Konzept zur Fokussierung des Ultraschalls vorgestellt, wodurch eine deutlich schärfere Fokussierung bei gleichzeitig höherer Abstrahlungsenergie erreicht wird. Zusätzlich werden die am IZFP eingesetzten Messplätze vorgestellt und der Einsatz an konkreten Beispielen verdeutlicht. Abschließend wird auf theoretische Ansätze sowie FEM-Simulationen zum Verständnis und zur Optimierung der Luftultraschall-Prüfköpfe eingegangen und erste Ergebnisse vorgestellt.
P81^[Mo.4.C]	Akustische Rastermikroskopie an TSVs 3-D-Integration in der Nanoelektronik T. Windisch, XENON Automatisierungstechnik, Dresden B. Köhler, Y. Ritz, R. Rosenkranz, E. Zschech, Fraunhofer IKTS, Dresden P. Czurratis, P. Hoffrogge, PVA Tepla Analytical Systems, Westhausen Kurzfassung: Die Anwendung der Akustischen Rastermikroskopie zur Prüfung und Prozesskontrolle von Mikroelektroni... mehr Kurzfassung: minimieren Die Anwendung der Akustischen Rastermikroskopie zur Prüfung und Prozesskontrolle von Mikroelektronischen Strukturen auf Packaging-Ebene ist eine vielfach erprobte und zuverlässige Methode. Ausgehend von der Anordnung mehrerer funktionaler Schichten übereinander bei der 3D-Integration entstehen neue Prüfaufgaben sowie Anforderungen an die Prüfmethode selbst. Von besonderem Interesse ist die sich rasant entwickelnde 3D-Technologie der Through Silicon Vias (TSVs). Hier geht es sowohl um die Beurteilung der Qualität des Waferbondens als auch um ein zuverlässiges Monitoring der TSV-Ätz- und Füllprozesse sowie um die Anzeige von defekten Vias. Die Wahl besonders gestalteter Prüfköpfe in Kombination mit einer geeigneten Signalverarbeitung erhöht die Auflösung und damit die Abbildungsqualität über die bisherigen Grenzen hinaus. Anhand der vorgestellten Ergebnisse wird deutlich, dass die Akustische Rastermikroskopie eine aussichtsreiche Prüfmethode für die 3D-Integration darstellt.
P82	Laser-Akustischen Mikroskopie in der Halbleiterfertigung T. Windisch, XENON Automatisierungstechnik, Dresden B. Köhler, Fraunhofer IKTS, Dresden R. Kuschmierz, M. Lippmann, TU Dresden Kurzfassung: Hochauflösende akustische Prüfmethoden setzen meist ein direktes Ankoppeln eines Sensors an die Obe... mehr Kurzfassung: minimieren Hochauflösende akustische Prüfmethoden setzen meist ein direktes Ankoppeln eines Sensors an die Oberfläche des Prüflings oder das Arbeiten in Immersionstechnik voraus. Ist jedoch der Kontakt zu fremdartigen Stoffen technologiebedingt nicht möglich, so muss auf die Prüfung mit Ultraschall verzichtet oder der Prüfling, falls möglich, einem zusätzlichen Reinigungsprozess unterzogen werden. Der laserbasierte Ultraschall verbindet die Vorteile der kontaktlosen Arbeitsweise optischer Systeme mit den bekannten Stärken der Ultraschallmethoden. Großer Klärungsbedarf besteht in der Eignung laser-akustisches Systeme dicht an der Auflösungsgrenze mechanischer Wellen, mit der man bei der Prüfung 3D-integrierter Packages der Halbleiterindustrie konfrontiert ist. Ergebnisse aus skalierten Voruntersuchungen deuten auf signifikantes Potential zur Prüfung verdeckter Strukturen im µm-Bereich.
P83	Entwicklungen und neue Ansätze für industrielle Anlagen zur Ultraschallprüfung S. Gripp, GE Sensing & Inspection Technologies, Alzenau P. Marty, D. Ungerer, Framatome, Erlangen Kurzfassung: Als Tochterunternehmen der AREVA ist intelligeNDT ein weltweiter Anbieter von zerstörungsfreien Prü... mehr Kurzfassung: minimieren Als Tochterunternehmen der AREVA ist intelligeNDT ein weltweiter Anbieter von zerstörungsfreien Prüfungen (ZfP) und durch den internationalen Verbund der AREVA NDE Solutions besonders leistungsstark. intelligeNDT ist spezialisiert auf mechanisierte Systeme und Prüfdienstleistung, hauptsächlich in der Nuklearindustrie. Es gibt jedoch viele Ähnlichkeiten zwischen nuklearen Anwendungen und denen der Luft- und Raumfahrt, wie Anforderungen an Prüf- und Gerätetechnik, Sensorik, Software zur Erfassung und Auswertung von Messdaten. Wir haben erfolgreich die Verbindung dieser Arbeitsgebiete in die Entwicklung gemeinsamer Lösungsstrategien geschafft. In diesem Vortrag werden die neuen Herausforderungen dargestellt, die durch eine neue Generation von Bauteil- und Produktionstechnologie hervorgerufen werden, wie sie im Rahmen der Entwicklung der neuesten Generation von Flugzeugen angewandt werden (Airbus A350XWB, Boeing 787, Bombardier C Series,…). Die Neuerungen betreffen dabei nicht nur modernste Konzepte der Prüfmechanik und der Ultraschall-Prüftechnik, sondern vermehrt auch Techniken der effizienten Anlagenprogrammierung sowie der software-unterstützen Datenauswertung und Befunddokumentation. Die Herausforderung besteht dabei darin, bei dramatisch vergrößerten Bauteildimensionen bei mindestens gleich bleibender Aussagesicherheit kleinere und vielfältigere Anomalien zu finden und verbesserte Aussagen über deren Natur zu treffen, während gleichzeitig die Maschinen- und Prüfkosten energisch nach unten entwickelt werden müssen.
P89	Bildgebende Ultraschallhandprüfeinrichtung für die Ausbildung D. Kotschate, S. Gohlisch, T. Heckel, BAM, Berlin F. Sondermann, DGZfP Ausbildung und Training, Wittenberge Kurzfassung: Um den vermehrten Einsatz von mechanisierten Prüfeinrichtungen bei der Ultraschallprüfung in der Au... mehr Kurzfassung: minimieren Um den vermehrten Einsatz von mechanisierten Prüfeinrichtungen bei der Ultraschallprüfung in der Ausbildung Rechnung zu tragen ist es wünschenswert, dieses Themenfeld bereits zu einem frühen Zeitpunkt in die Ultraschallkurse zu integrieren. Aus diesem Grund wurde für die Ausbildung bei der DGZfP in Zusammenarbeit mit der BAM ein teilmechanisiertes Ultraschall-Prüfsystem entwickelt. Das System basiert auf einem handelsüblichen Ultraschallgerät für die Handprüfung und einem Netbook-Computer. Die berührungslose Positionserfassung wird über den Blenden-Ausgang des Ultraschallgerätes getriggert und die Daten mittels Infrarot- und Bluetoothtechnik übertragen. Dies ermöglicht einen kompakten und portablen Aufbau mit kurzen Einrichtzeiten, der sich im Rahmen einer Lehrveranstaltung effektiv einsetzen lässt. Die Ergebnisdarstellung erfolgt mit C-Bildern. An einfachen Übungsstücken können die Kursteilnehmer dicht an die Handprüfung angelehnt die Methoden und Randbedingungen einer mechanisierten Prüfung erfahren.
Verkehrswesen (Automobil, Bahn, Luft-/Raumfahrt, Maritim)
P84	Neue Lösungen in der Automatisierung der Ultraschallprüfung von Flugzeugbauteilen W. De Odorico, R. Huber, A. Maurer, GE Sensing & Inspection Technologies, Alzenau Kurzfassung: Im Zuge der zunehmenden Verwendung von hochfesten Faserbauteilen bei neuen Flugzeugmodellen (Boeing... mehr Kurzfassung: minimieren Im Zuge der zunehmenden Verwendung von hochfesten Faserbauteilen bei neuen Flugzeugmodellen (Boeing 787, Airbus 350, Geschäftsreiseflugzeuge) steigt der Bedarf an automatisierter Prüfung stetig an. Neben der reinen Kosteneinsparung spielt die Dokumentierbarkeit von Prüfergebnissen eine wesentliche Rolle bei der Erweiterung der mechanisierten Prüfung. Ursprünglich stand die ultraschalltechnische Erfassung großflächiger Bauteile im Vordergrund. Heute kommen Forderungen nach Prüfung komplex geformter Bauteile dazu. Dazu gehören die Automatisierung der Stringer-und Stringerwurzelprüfung sowie die Prüfung kleiner Beschlagteile. Zur Erfüllung dieser Forderungen wurden die adaptiven Fähigkeiten moderner Gruppenstrahlertechnik hoher Apertur mit intelligenten Ankoppelsystemen verbunden. Die erweiterten Fähigkeiten werden im Prinzip vorgestellt, deren praktische Umsetzung wird anhand von Kundenlösungen präsentiert.
P85^[Mo.4.B]	"Verortung" der Prüfergebnisse bei der ZfP an Eisenbahnschienen R. Casperson, A. Dey, R. Pohl, BAM, Berlin H.-M. Thomas, Berlin Kurzfassung: Das Schienennetz der DB und anderer Bahngesellschaften wird regelmäßig mit Schienenprüfzügen inspiz... mehr Kurzfassung: minimieren Das Schienennetz der DB und anderer Bahngesellschaften wird regelmäßig mit Schienenprüfzügen inspiziert. Die mit den Prüfzügen aufgenommenen Messdaten werden offline zu einem späteren Zeitpunkt ausgewertet. Um Prüfbefunde manuell nachprüfen und ggf. Reparaturmaßnahmen einleiten zu können, ist eine möglichst exakte Zuordnung der Befunde zum Prüfort notwendig. Theoretisch ist jeder Ort des Schienennetzes durch Streckennummer, Richtungskennzahl und Kilometrierung exakt beschrieben. In der Praxis treten jedoch bei der Zuordnung diverse Probleme auf: Die Kilometrierung wird während der Prüfung manuell erfasst, indem die Beschriftung der Kilometer- bzw. Hektometertafeln in das Prüfsystem eingegeben und deren Position beim Vorbeifahren per Tastendruck in die Messdaten "eingeblitzt" wird. Die Hektometertafeln stehen jedoch nicht an der aufgedruckten Position, sondern sind am nächstgelegenen Mast montiert. Dagegen ist die Ungenauigkeit des manuellen "Einblitzens" vernachlässigbar. Außerdem ist die Kilometrierung nicht immer eindeutig, da nach Umbaumaßnahmen Kilometersprünge (sowohl fehlende als auch doppelte Kilometer) auftreten können. Abhilfe verspricht der Einsatz des satellitengestützten GPS, vorausgesetzt, die Strecken sind exakt vermessen. Um eine ausreichende Positionsgenauigkeit auch bei schlechten Empfangsbedingungen zu erreichen, ist jedoch ein erheblicher Aufwand notwendig. Die Positionsgenauigkeit eines Standard-GPS-Empfängers genügt hier nicht. Es wird ein Verortungssystem hoher Positionsgenauigkeit auf der Basis des GPS vorgestellt, das sich derzeit in der Erprobung befindet.
P86^[Mo.4.B]	Quantitative Bestimmung von Porositätskenngrößen mittels Röntgencomputertomografie und 3-D-Bildanalyse an kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) im Flugzeug- und Automobilbau A. Ockert, University of Applied Siences Aalen M. Keigler, C.F. Maier Europlast, Königsbronn S. Schuhmacher, Hochschule Aalen R. Meier, IPRM, Erlangen B. Pfeffer, A. Schmidt, University of Applied Siences Aalen Kurzfassung: Aufgrund der erzielbaren Gewichtseinsparungen werden kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) i... mehr Kurzfassung: minimieren Aufgrund der erzielbaren Gewichtseinsparungen werden kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) in der Verkehrsindustrie in immer größerem Umfang eingesetzt. Zur Prüfung großer Bauteilabmessungen aus CFK, z.B. auf Klebefehler, haben sich Ultraschallprüfverfahren vielfach bewährt. Zur Optimierung der Ultraschallprüfung zum quantitativen Nachweis von Porosität sind Volumeninformationen zu den Porenkenngrößen notwendig, um eine tragfähige Korrelation zwischen Ultraschallmessgrößen und Porosität herzustellen. Die Röntgencomputertomografie kann hierzu die geeigneten Referenzgrößen liefern. In dieser Arbeit wurden Porositätskenngrößen, wie Porengrößenverteilungen und Porenformfaktoren, in CFK-Proben mittels Röntgencomputertomografie und 3-D-Bildanalyse ermittelt und anhand gezielter Schliffpräparation und Lichtmikroskopie validiert. Wichtig ist hierbei gewesen, die Kennwerte in Probenabmessungen charakterisieren zu können, welche ausreichend groß sind, um als Ausgangsbasis für die Entwicklung von Ultraschallprüfverfahren zu dienen. Im ersten Schritt wurden verschiedene Verfahren der 3-D-Bildanalyse untersucht. Durch Vergleich der virtuellen Schliffbilder (CT-Slices) mit den aus gezielter Schliffpräparation und Lichtmikroskopie erhaltenen Daten wurde das für die Problemstellung optimale Verfahren entwickelt, wobei die optischen Messungen als Referenz für die aus CT-Slices und 3-D-Bildanalyse erhaltenen Daten gesetzt wurden. Das so gewonnene optimierte Bildanalyseverfahren diente im nächsten Schritt zur quantitativen Bestimmung der Porositätskennwerte für eine relevante Anzahl an Proben. Die Bewertung der Güte der Porencharakterisierung erfolgte durch Ermittelung der Messabweichung der Porenkenngrößen der CT-Slices von den mittels Lichtmikroskopie erhaltenen Größen derselben Ebenen. Es zeigt sich eine gute Übereinstimmung der Ergebnisse. Zusammenfassend kann man festhalten, dass die entwickelten Werkzeuge die zerstörungsfreie dreidimensionale Bestimmung der Porositätskennwerte in CFK ermöglichen und als Untersuchungs- und Referenzmethode für die Entwicklung von Ultraschallprüfverfahren von essentieller Bedeutung sind.
P87	Werkstoffe und Testmethoden für die Zulassung ziviler Luftfahrtkomponenten S. Goldbach, R. Franke, A. Heinze, M. Semsch, IMA Dresden Kurzfassung: Das stetige Wachstum des Flugverkehrs stellt an die Luftfahrtindustrie zunehmend Anforderungen, Flu... mehr Kurzfassung: minimieren Das stetige Wachstum des Flugverkehrs stellt an die Luftfahrtindustrie zunehmend Anforderungen, Flugzeuge kostengünstiger herzustellen und gleichzeitig Effizienz, Umweltfreundlichkeit und Sicherheitsrelevanz zu gewährleisten. Während der letzten Jahre wurden durch Anwendung neuer Auslegungsprinzipien, Einsatz weiterentwickelter bzw. alternativer Werkstoffe und verbesserte Fertigungsprozesse wichtige Verbesserungen für Rumpf-Strukturen erreicht. Aktuell ist in diesem Zusammenhang die Diskussion um den verstärkten Einsatz von Faserverbundwerkstoffen. IMA Dresden bietet seit Jahren einen kompletten Service für Entwicklung, Qualifikation und Zulassungstests an. Die Testaktivitäten schließen alle mechanischen Tests (statisch, zyklisch und dynamisch) innerhalb der so genannten Testpyramide an. Das Spektrum reicht von der Werkstoffprobe über einfache Bauteile bis zum kompletten Flugzeug im Zusammenspiel mit zerstörungsfreien Prüfmethoden. Mit den Untersuchungen werden statische und dynamische Eigenschaften studiert. Sicherheitsrelevant ist besonders das Verhalten der Bauweisen gegenüber Schäden. Das Konzept der zerstörungsfreien Prüfung ist ausgerichtet auf die quantitative Ermittlung aller auftretenden Schäden innerhalb der Testpyramide und bezogen auf ihre frühzeitigste Erkennbarkeit. So werden Inspektionsintervalle abgeleitet und zerstörungsfreie Prüfmethoden angewendet. Mit den Untersuchungen der statischen und dynamischen Werkstoffeigenschaften wird auch das Schadenstoleranzverhalten der Materialien ermittelt. Neben diesen zerstörenden Prüfungen moderner Materialien und deren Fügemethoden werden zerstörungsfreie Prüfverfahren auf ihre Anwendbarkeit und Zuverlässigkeit untersucht, alternative Verfahren getestet und ggf. validiert. Im Posterbeitrag wird eine Übersicht über angewendete zerstörungsfreie Prüfmethoden für Luftfahrtkomponententests gegeben.
P88	Bestimmung von Oberflächen-Verfestigungszuständen an Nickel Nickelbasis- und Titan-Legierungen M. Barth, B. Köhler, F. Schubert, Fraunhofer IKTS, Dresden J. Bamberg, H.-U. Baron, MTU Aero Engines, München Kurzfassung: Randzonenverfestigung ermöglicht es, die Belastbarkeit und Lebensdauer von dynamisch hochbelasteten... mehr Kurzfassung: minimieren Randzonenverfestigung ermöglicht es, die Belastbarkeit und Lebensdauer von dynamisch hochbelasteten Bauteilen signifikant zu erhöhen. Um diesen Einfluss bei der Konstruktion von Triebwerksteilen für Flugzeuge berücksichtigen zu können, muss der Verfestigungszustand zerstörungsfrei gemessen werden können. Eine vielversprechende Methode ist die Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Oberflächenwellen (Rayleighwellen). Aus der frequenzabhängigen Änderung der Schallgeschwindigkeit (Dispersion) lässt sich der Grad der Verfestigung ableiten. Dies konnte durch mehrere Experimente bestätigt werden. Das Poster stellt die Messmethode mittels Laser-Dopplervibrometrie vor.

[Mo.4.A.]: Poster erhält Kurzpräsentation (A) am Montag
[Mo.4.B.]: Poster erhält Kurzpräsentation (B) am Montag
[Mo.4.C.]: Poster erhält Kurzpräsentation (C) am Montag

DGZfP Jahrestagung 2011

30. Mai - 01. Juni 2011, Bremen

Schirmherr: Bürgermeister der Freien Hansestadt Bremen Jens Böhrnsen

Poster

Ausbildung, Akkreditierung und Zertifizierung, Normen und Regeln

Bauwesen

Computertomographie

Durchstrahlungsprüfung (RT) / Strahlenschutz

Materialcharakterisierung (Gefüge, Härte usw.)

Mikrowellen

Oberflächenverfahren (MT, ET, PT)

Schallemissionsprüfung (AT)

Sonstiges

Thermographie (TT)

Ultraschallverfahren (UT)

Verkehrswesen (Automobil, Bahn, Luft-/Raumfahrt, Maritim)