Untersuchung des Interferenzverhaltens von Ultraschallwellen in Kunststoffbauteilen der chemischen Industrie

Kunststoffverbunde mit Glasfaserverstärkung werden in einem immer weiteren Anwendungsspektrum eingesetzt. Die ständig weitergehende Substitution von Metallen durch hochfeste faserverstärkte Kunststoffbauteile erfolgt durch ihre schnelle Entwicklung zu immer komplexeren Strukturen und Formen im Sinne einer spezifischeren Anpassung an das Konstruktionsproblem vor allem durch die Verstärkungsstrukturen mit dem Ziel einer höheren Lebensdauer und der Gewichtseinsparung. Diese Strukturen können die Bauteile richtungsabhängig verstärken unter Vernachlässigung anderer nicht- bzw. nur schwach belasteter Richtungen. Zur Beurteilung von Zuverlässigkeit und Restlebensdauer derartiger anisotroper Bauteile werden neben visuellen Inspektionstechniken und konventionellen Bohrkernmethoden zunehmend speziell angepasste ZfP-Verfahren, wie z.B. Ultraschallprüfmethoden verwendet. Ziel des Vorhabens ist die bei der Ultraschallprüfung von glasfaserverstärkten Kunststoffbauteilen verbesserte Anpassung der Prüftechnik an gekrümmte Geometrien. Die Komplexität und variable innere Heterogenität sowie eine von der Planparallelität abweichende Geometrie stellt jedoch hohe Ansprüche an das Ultraschallprüfsystem. Besonders für größere Dicken (> 10 mm) stellt die Wanddickenmessung bei glasfaserverstärkten Kunststoffbauteilen für die konventionelle Ultraschallprüftechnik ein Defizit dar. Speziell für diese Technik sollen deshalb Interferenz- und Frequenzuntersuchungen mit der Impuls-Echo-Methode in Mehrkopftechnik an geeigneten Prüfkörpern durchgeführt werden. Dabei wird zunächst die Beeinflussung des Schallfeldes der Ultraschallwandler durch Glasfasergehalt und -struktur untersucht. Diese Untersuchungen verlangen eine Übereinstimmung der Prüfkopfeigenschaften und eine elektronische Ansteuerung der einzelnen Wandler, die gegebenenfalls zu entwickeln ist. Die Messungen haben das Ziel einer schnellen praktischen Umsetzung der Ergebnisse in der Industrie. Es wird erwartet, dass diese Untersuchungen mit dem erweiterten Wissen um das Verhalten von Ultraschallwellen in glasfaserverstärkten Kunststoffbauteilen eine bessere Auflösung der Grenzflächensignale ergeben sowie das Erkennen von Schädigungen in einem frühen Stadium ermöglichen.