Durch die Kombination von mechanischen und chemischen Beanspruchungen kann es bei Kunststoffen zu einer Rissentstehung kommen. Diese sogenannte Spannungsrissbildung führt häufig zum Versagen eines Kunststoffbauteils, ohne dass zuvor entstandene Schädigungen erkannt werden. Insbesondere im Bereich der Medizintechnik ist dieser Schadensmechanismus von hoher Bedeutung, da Wechselwirkungen zwischen Kunststoffen und den hier vorliegenden Fluiden (z.B. Blut, Desinfektionsmittel) noch weitgehend unerforscht sind und eine Materialschädigung unmittelbar fatale Folgen für Patienten haben kann (z.B. Einsatz im Bereich von Implantaten, Herzunterstützungssystemen, Dialysegeräten).

Die üblichen Tests zur Untersuchung der Spannungsrissbeständigkeit von Kunststoffen sind in der Regel zeitaufwändig und nicht zerstörungsfrei und können daher nicht an sich bereits im Einsatz befindlichen Bauteilen durchgeführt werden. Im Rahmen eines vom BMWi geförderten Forschungsvorhaben in Kooperation mit der TU München, Lehrstuhl für Medizintechnik, werden deshalb die Einsatzmöglichkeiten der Phased-Array-Ultraschallprüfung zur zerstörungsfreien Detektion von Spannungsrissen in Kunststoffteilen untersucht. Darüber hinaus sollen wichtige Erkenntnisse über die Spannungsrissbeständigkeit von in der Medizintechnik eingesetzten Kunststoffen in Wechselwirkung mit medizinalen Fluiden gewonnen werden.

 
Ultraschallbild (Sektorscan) einer Kunststoffprobe mit Spannungsrissen 
links: nicht geschädigter Bereich; rechts: geschädigter Bereich

 Mit der Phased-Array-Technik (Gruppenstrahler-Technik) wird ein Ultraschallbündel erzeugt, dessen Parameter wie Einschallwinkel, Fokusabstand und Größe des Fokuspunktes mit einer Software eingestellt werden. Darüber hinaus kann ein so erzeugtes Schallbündel über ein großes Array zyklisch durchgetaktet werden. Diese Eigenschaften führen zu einer Reihe von neuen Möglichkeiten:

• Prüfen unter verschiedenen Winkeln mit einem einzigen, kleinen, software-gesteuerten Gruppenstrahlerprüfkopf
• Größere Flexibilität für das Prüfen von Werkstücken mit komplexer Geometrie
• Rasches Abtasten ohne bewegliche Teile

Zur Vergrößerung Grafik bitte anklicken.