Shearografie auf dem Weg zur automatisierten Kunststoffprüfung

Kooperationsprojekt zwischen SKZ und ILK

04/10/2017

Das SKZ arbeitet zusammen mit dem Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) in Dresden an der Automatisierung der Shearografie. Dieses zerstörungsfreie Prüfverfahren, ermöglicht die zuverlässige Detektion von Defekten in Kunststoff-Bauteilen.

Die Shearografie ist ein berührungsloses Messverfahren, das auf der messtechnischen Erfassung von Laserstrahlen, die von der Prüfteiloberfläche reflektiert werden, basiert. Dabei wird das zu prüfende Bauteil durch aufgeweitete Laserstrahlen ausgeleuchtet, so dass auf der Oberfläche körnige Lichtmuster, sogenannte Speckle, entstehen. Eine geeignete Optik erzeugt hierbei zwei leicht zueinander verschobene Bilder, die auf einem CCD-Chip miteinander interferieren und dabei charakteristische Interferenzmuster erzeugen. Werden diese für zwei unterschiedliche, z. B. thermisch oder mechanisch angeregte Zustände des zu prüfenden Bauteils aufgenommen, so lassen sich durch die Bestimmung der anregungsbedingten Verformung Defekte und Materialfehler lokalisieren. Die dabei erzeugten elastischen Verformungen bewegen sich im Mikrometerbereich, so dass das Prüfverfahren das Bauteil nicht schädigt.

Bisher weist die Shearografie sowohl bei der Bedienung als auch bei der Datenauswertung nur einen sehr geringen Automatisierungsgrad auf. Eine Verwendung ist daher derzeit nur durch hochspezialisiertes Fachpersonal möglich und die Verbreitung dieser Prüfmethode entsprechend gering. Um die industrielle Anwendbarkeit der Shearografie zu erhöhen, arbeiten das SKZ und das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) in Dresden zusammen daran, sowohl den Prozess der Datenaufnahme als auch die Defekterkennung zu automatisieren und damit der Shearografie den Weg in die industrielle Bauteilprüfung zu ebnen.

Die Shearografie bietet laterale Auflösungen im Mikrometer-Bereich und kann Tiefeninformationen bis zu einigen Zentimetern erlangen. Durch den einfachen Aufbau des Systems ist zudem ein unkomplizierter Standortwechsel des Prüfsystems möglich. Die Prüfung einer quadratmetergroßen Fläche benötigt zudem nur wenige Sekunden und erfordert keine sicherheitstechnischen Schutzmaßnahmen.

Das Kooperationsprojekt zwischen SKZ und ILK setzt sich zum Ziel, diese Vorteile exemplarisch an Faserverbundwerkstoffen, für die noch ein starker Bedarf an geeigneten Prüfverfahren besteht, aufzuzeigen. Einhergehend mit der Automatisierung des Prüfprozesses und der Ergebnisauswertung möchten SKZ und ILK somit die Akzeptanz der Shearografie steigern und besonders kleinen und mittleren Unternehmen die Möglichkeit bieten, diese Prüfmethode in der Qualitätssicherung einzusetzen.

Shearografiesystem
Shearografiesystem und glasfaserverstärkter Probenkörper

Kontakt:
SKZ – Das Kunststoff-Zentrum
Pierre Pfeffer
SKZ - KFE gGmbH
Friedrich-Bergius-Ring 22
97076 Würzburg
Tel: 0931/4104-469
E-Mail: p.pfeffer@skz.de

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