Mo.4.A. - Poster mit Kurzpräsentation / 10.05.2010F. Ahrens, W. Hueck |
P9
16:45
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Veränderung der Röntgenprüfung durch Digitale Detektoren und Filtertechnik (HDR)
U. Adamczak, YXLON International, Hamburg
K. Bavendiek, KOWOTEST, Langenfeld
Kurzfassung:
Durch einen besonderen digitalen Detektor, durch die Anpassung der Energie für ein optimales CNR (K...
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Durch einen besonderen digitalen Detektor, durch die Anpassung der Energie für ein optimales CNR (Kontrast/Rausch Verhältnis) und durch eine spezielle Filterkombination können Röntgenbilder im Livebild zuverlässiger ausgewertet werden. Diese Technologie wurde unter dem Namen HDR (Hoch-Dynamische Radioskopie) eingeführt. Dynamik steht dabei für die Livebild-Geschwindigkeit und den hohen Kontrastumfang im Bild. HDR hat die Röntgenprüfung verändert, denn damit kann die Drahtsichtbarkeits-Anforderung der Prüfklasse SB aus der EN 13068 bereits im Livebild nachgewiesen werden.
Die Präsentation geht kurz auf die physikalischen Grundlagen der HDR Prüfung ein und zeigt die erzielbare Bildqualität anhand der EN462-1 Bildgüte Prüfkörper für die Prüfklassen SA und SB in Livebild.
Ein Jahr nach Einführung wird die HDR Technologie bereits für viele Anwendungen eingesetzt, u.a. in der Gussteilprüfung von Kolben für Lokomotiven, Gussteilprüfung für KFZ und schwere LKWs, für Schweißnähte und auch für Kunststoffteile.
Anwendungsbeispiele in Form von Filmen zeigen die Prüfung mit HDR in der Praxis.
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P17
16:50
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Modellrekonstruktionen unvollständiger computertomographischer Datensätze
A. Kupsch, A. Lange, BAM, Berlin
M.P. Hentschel, TU Berlin
Kurzfassung:
Wir präsentieren Modellrekonstruktionen mit dem DIRECTT-Algorithmus, die die häufig auftretenden Re...
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Wir präsentieren Modellrekonstruktionen mit dem DIRECTT-Algorithmus, die die häufig auftretenden Restriktionen einer Messung simulieren und die Vorteile gegenüber der herkömmlichen gefilterten Rückprojektion verdeutlichen. In experimentellen Daten treten diese Limitierungen oft in Kombination auf. Dabei erweist sich die Art der Filterung als unwesentlich, wenn genügend viele Iterationen verwendet werden. Sogar ein völliger Verzicht auf eine Filterung erbringt präzise Rekonstruktionen.
Im Gegensatz zur gefilterten Rückprojektion können mit DIRECTT Rekonstruktionen mit Auflösungen unterhalb der Größe der Detektorelemente erzeugt werden. Voraussetzung sind Datensätze hoher Qualität. Die Rekonstruktion von ROI- und Limited View-Datensätzen sowie (teilweiser) Nichtdurchstrahlbarkeit erfordert die Behandlung unvollständiger Bahnen (ausgewählter) Rekonstruktionselemente. Der Verzicht auf die Fourier-Filterung vermeidet die typischen stark anisotropen Artefakte.
Der iterative Ansatz ermöglicht ebenso die Berücksichtigung einer ortsabhängigen (d.h. variablen) Brennfleckverschmierung, da DIRECTT im Projektionsschritt jeder Iteration die tatsächliche Abbildung rechnerisch nachstellt.
Über die bisherige Bewertung der Rekonstruktionsqualität ausschließlich nach globalen Kriterien (Gewicht bzw. Varianz des Restsinogramms) hinaus werden Ansätze für die lokale Bewertung vorgestellt.
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P18
16:55
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Charakterisierung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen mittels Röntgencomputertomographie als Grundlage für die Entwicklung von Ultraschallprüfverfahren
C. Fartely, Framatome, Erlangen
S. Schuhmacher, Hochschule Aalen
R. Meier, IPRM, Erlangen
T. Bernthaler, R. Löffler, G. Radu, University of Applied Siences Aalen
Kurzfassung:
Stetig steigende Anforderungen an die Energieeffizienz sind der Grund für den unaufhaltsamen Vormar...
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Stetig steigende Anforderungen an die Energieeffizienz sind der Grund für den unaufhaltsamen Vormarsch der Faserverbundkunststoffe, wobei insbesondere der Einsatz kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe (CFK) ansteigt. Zur Qualitätskontrolle von CFK-Bauteilen in der Fertigung wird hauptsächlich die Ultraschallprüfung eingesetzt. Umfangreiche Prüferfahrungen belegen, dass sie sich zur Detektion von Delaminationen, Materialeinschlüssen und Porositäten eignet.
Die Ultraschallsignale werden dabei sowohl vom Schichtaufbau des Laminats als auch von der Verteilung von Einschlüssen und Porositäten innerhalb der Schichten bzw. des Materials beeinflusst. Zur Verfeinerung der Ultraschall-Prüfaussage sind detaillierte Kenntnisse bezüglich dieser Kenngrößen erforderlich. Als Untersuchungs- bzw. Referenzmethode bietet sich hierzu die Röntgencomputertomographie (CT) an.
Im vorliegenden Beitrag werden die Möglichkeiten zur Charakterisierung von Porositäten in CFK mittels Mikrofokus-CT für Proben gezeigt, deren Abmessungen groß genug sind (im Zentimeterbereich liegen), um eine gleichzeitige Ultraschallprüfung zu ermöglichen. Zusätzlich wird für Probendimensionen im Millimeterbereich der durch die Nanofokus-CT ermittelte mikrostrukturelle Aufbau, beispielsweise Faserorientierung und Schichtstruktur, dargestellt.
Die gewonnenen Volumen-Informationen aus den CFK-Proben sollen in einem nächsten Schritt als Basis für die Modellierung der Wechselwirkung des Ultraschalls mit der Schichtstruktur und der Porosität dienen und in der Entwicklung von Ultraschallprüfverfahren zur quantitativen Porositätsbestimmung in CFK-Bauteilen münden.
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P21
17:00
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Bestimmung von Strukturmerkmalen und Materialeigenschaften von stahlfaserverstärkten Reifen mittels Röntgen- und Ultraschallverfahren
M. Spies, Baker Hughes - Process & Pipeline Services PII Pipetronix , Stutensee
S. Herkt, T. Redenbach, Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern
H. Rieder, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken
Kurzfassung:
Faser- und partikelverstärkte Verbundwerkstoffe zeichnen sich durch verbesserte Festigkeits- und Be...
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Faser- und partikelverstärkte Verbundwerkstoffe zeichnen sich durch verbesserte Festigkeits- und Betriebseigenschaften im Vergleich zum unverstärkten Matrixwerkstoff aus. Das gilt auch für Reifen, bei denen unter anderem durch die Verwendung von Stahlfasern in uni- oder biaxialen Gelegen eine höhere Belastbarkeit erreicht wird. Heutzutage ist der Einsatz solcher Extra-Load-Reifen nicht mehr nur auf den LKW-Bereich beschränkt, sondern diese finden auch immer häufiger Anwendung im Marktsegment der Vans und SUVs. Da der Reifen alle äußeren Anregungen vom Boden an das Fahrzeug überträgt, spielt er bei der Gesamtsystemsimulation im Fahrzeug-Entwicklungsprozess eine entscheidende Rolle. Zur korrekten Beschreibung des Übertragungsverhaltens eingesetzte Reifenmodelle erfordern die Berücksichtigung der lokalen Eigenschaften wie Material, Geometrie und innerer Aufbau. In diesem Beitrag stellen wir Untersuchungen vor, die wir an Reifen verschiedener Hersteller mit dem Ziel einer effizienten Erfassung der Faserorientierung und der Charakterisierung der makroskopischen, zum Teil anisotropen Materialeigenschaften durchgeführt haben. Die mittels Ultraschalllaufzeitmessungen gewonnenen Informationen über die Faserorientierungen haben wir mit hochauflösenden Röntgen- und CT-Aufnahmen verglichen. Zur Bestimmung effektiver Materialparameter haben wir niederfrequente Ultraschallmessungen durchgeführt, d.h. mit im Vergleich zum Durchmesser der Stahlfasern großen Wellenlängen gearbeitet. Die so bestimmten Materialeigenschaften erlauben insbesondere den Einsatz reduzierter Strukturmodelle, die im Hinblick auf die Berechnungszeiten einen erheblichen Vorteil für die Reifen- und Fahrzeugsimulation bieten.
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P22
17:05
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Werkstoffcharakterisierung mittels Röntgen-Refraktions- und Röntgen-Weitwinkel-Topographie
B.R. Müller, A. Lange, J. Schors, BAM, Berlin
M.P. Hentschel, TU Berlin
Kurzfassung:
Die Eigenschaften moderner Werkstoffe werden durch ihre stoffliche Zusammensetzung, ihre Kristallin...
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Die Eigenschaften moderner Werkstoffe werden durch ihre stoffliche Zusammensetzung, ihre Kristallinität, ihre Homogenität bzw. ihre Anisotropie bestimmt. Darüber hinaus beeinflussen Poren und Risse ihre mechanischen Eigenschaften entscheidend. Die meisten zerstörungsfreien Charakterisierungsmethoden sind aber nicht in der Lage diese Mikrostrukturen zu detektieren, da sie für die Auffindung individueller Fehlstellen optimiert sind. Die in der BAM entwickelten ZfP-Verfahren der Röntgen-Refraktions- und Röntgen-Weitwinkel-Topographie sind dagegen in der Lage diese molekularen Gefügeparameter mit einer 2D und 3D Ortsauflösung von einigen Mikrometern zu bestimmen, und mit mechanischen Kenngrößen zu korrelieren. Im Unterschied zu radiographischen Verfahren wird dazu der Probekörper mit Hilfe von Linear- und gegebenenfalls Rotationsmanipulatoren senkrecht durch einen niederenergetischen Röntgenstrahl sehr kleinen Querschnitts (wenigen Quadratmikrometern) bewegt. Mit Hilfe verschiedener Detektorsysteme wird der durch die innere Struktur der Probe beeinflusste Röntgenstrahl analysiert.
Speziell für die Charakterisierung von Verbundwerkstoffen liefert die Röntgen-Weitwinkel-Topographie mit ihrem kristallographischen Kontrast Informationen über die verschiedenen Materialphasen und deren molekulare Orientierung im Verbund. So kann z.B. die Orientierung von Fasern oder Polymerketten in Verbundwerkstoffen als 2D bzw. 3D Orientierungstopogramm dargestellt werden.
Für die Detektion von Poren und deren Größenverteilung sowie von Rissen und deren Dichte- und Orientierungsverteilung im Werkstoff wird die Röntgen-Refraktions-Topographie eingesetzt. Sie basiert auf der Refraktion von Röntgenstrahlen an Grenzflächen zwischen unterschiedlich dichten Werkstoffbereichen.
Das Messprinzip der Röntgen-Refraktions- sowie der Röntgen-Weitwinkel-Topographie wird erklärt und Untersuchungsbeispielen präsentiert.
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P39
17:10
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Verbesserung der Fehlerauffindwahrscheinlichkeit (POD) mittels SAFT bei der Ultraschallprüfung von schwer prüfbaren Werkstoffen
M. Spies, Baker Hughes - Process & Pipeline Services PII Pipetronix , Stutensee
H. Rieder, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken
A. Dillhöfer, Stutensee
Kurzfassung:
Der sichere Betrieb von Transportmitteln wie Flugzeugen, Bahnen und Fähren erfordert die permanente...
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Der sichere Betrieb von Transportmitteln wie Flugzeugen, Bahnen und Fähren erfordert die permanente Inspektion relevanter Bauteile und Komponenten. Wie auch bei der Anwendung von ZfP-Verfahren in anderen industriellen Bereichen wird die Auswahl der geeigneten Prüfmethode im Hinblick auf das zu untersuchende Material und die aufzufindenden Fehler bestimmt. Insbesondere in den genannten sicherheitsrelevanten Bereichen muss gezeigt werden, dass das gewählte Verfahren die erforderlichen Nachweiseigenschaften besitzt. Im Hinblick auf die Ultraschallprüfung von Schiffsantriebskomponenten und Bauteilen im Off-Shore-Bereich befassen wir uns in diesem Beitrag mit der Detektion und der Größenbestimmung von innen liegenden Fehlern. Die Grobkornstruktur und/oder die gemischte Phasenstruktur der aufgrund ihrer Festigkeitseigenschaften und ihrer Korrosionsbeständigkeit üblicherweise eingesetzten Werkstoffe wie Duplexstähle und Bronze-Gusslegierungen (Cu3) führen zu einer starken Schwächung des Ultraschalls durch Streuung. Die Ultraschallprüfung muss daher im Hinblick auf die kleinste zu detektierende Fehlergröße optimiert werden. Eine Möglichkeit bietet die Synthetische Apertur Fokus Technik SAFT, die zu einer Reduzierung des Gefügerauschens und damit zu einer Erhöhung des Nutzsignals bei der bildgebenden Ultraschallprüfung führt. Auf der Basis verschiedener, an Duplex- und Cu3-Testblöcken mit Modellfehlern unterschiedlichen Durchmessers aufgezeichneter Ultraschall-HF-Daten haben wir eine â versus a-Analyse zur Bestimmung der Fehlerauffindwahrscheinlichkeit (englisch: Probability of Detection, POD) durchgeführt. Dem internationalen Standard MIL-HDBK-1823 in der aktuellen Version von 2007 folgend haben wir POD-Kurven aus den Ultraschall-Rohdaten und den SAFT-Daten ermittelt. Wir zeigen, dass die Anwendung von SAFT zu einer erheblichen Verbesserung der POD führt und den Einsatz der Ultraschallprüfung als quantitatives ZfP-Verfahren zur Sicherung der Integrität solcher Bauteile aus schwerprüfbaren Werkstoffen unterstützt.
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P42
17:15
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Entwicklung eines Ruby on Rail-Servers für die webbasierte Fernsteuerung von bildgebenden Aus- und Bewertungsmethoden in der ZfP
A. Dillhöfer, Stutensee
M. Spies, Baker Hughes - Process & Pipeline Services PII Pipetronix , Stutensee
P. Bos, Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern
H. Rieder, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken
Kurzfassung:
Bei der automatisierten Ultraschallprüfung an wechselnden Einsatzorten werden erhöhte Anforderungen...
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Bei der automatisierten Ultraschallprüfung an wechselnden Einsatzorten werden erhöhte Anforderungen an die Flexibilität der Softwaremodule in Bezug auf anwendbare Aus- und Bewertungsmethoden gestellt. Dies betrifft auch die Verfügbarkeit von zusätzlichen Softwaremodulen für die Modellierung und Simulation der aktuellen Prüfsituation, die Bearbeitung der Prüfdaten mit bildgebenden Verfahren (z.B. SAFT) und die Bereitstellung von Archivierungsdiensten auf einer relationalen Datenbank. Von diesen Anforderungen ausgehend wird in dem Beitrag ein neuartiger Web-basierter Ansatz für die Fernsteuerung von Modellierungs- und Simulationsprogrammen sowie von bildgebenden Aus- und Bewertungsverfahren in der zerstörungsfreien Prüfung vorgestellt. Ziel der Arbeiten ist, Prüfdaten und die genannten Verfahren nicht nur von einem Standort, sondern weltweit verfügbar zu machen. Dies wird durch einen RubyOnRails-gestützten Server realisiert, der eine Vielzahl von zusätzlichen Verfahrens- schritten ergänzend bereitstellt. Der RubyOnRails-gestützte Server wird über einen Login für angemeldete Nutzer freigeschaltet. Unter Zuhilfenahme einer SQL-Datenbank wird die Zuordnung von gespeicherten Prüfdaten und den Aus- und Bewertungsergebnissen gesteuert. Die Datenbank enthält außerdem die für die eingesetzten Verfahren notwendigen Parametersätze. Mittels einer leicht anwendbaren Spezifikation kann der Administrator weitere Programme im System verankern und dem angemeldeten Nutzer entsprechend seinen Nutzungsrechten zur Verfügung stellen. Der Server bietet den enormen Vorteil, jedes Programm oder Script auszuführen und diese dann weltweit verfügbar zu machen. Das IT-System bietet damit nicht nur die Möglichkeit, Applikationen über das Internet zu steuern, sondern vorige mit aktuellen Ergebnissen zu vergleichen. Anhand des Simulationsprogramms GPSS und des Rekonstruktionsverfahrens SAFT wird die prinzipielle Arbeitsweise des Web-basierten Servers aufgezeigt. Darüber hinaus wird die Anbindung an ein E-Learning-Tool exemplarisch beschrieben.
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P46
17:20
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MMC-USIS - Entwicklung eines kompakten LAN-basierten Prüfsystems für die automatisierte Ultraschallprüfung, SAFT-Bewertung und 3D-Visualisierung
H. Rieder, Fraunhofer IZFP, Saarbrücken
M. Spies, Baker Hughes - Process & Pipeline Services PII Pipetronix , Stutensee
A. Dillhöfer, Stutensee
H. Wüstner, Wüstner Softwareentwicklung, Saarbrücken
Kurzfassung:
Bei der automatisierten Ultraschallprüfung an wechselnden Standorten mit schwierigen Umweltbedingun...
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Bei der automatisierten Ultraschallprüfung an wechselnden Standorten mit schwierigen Umweltbedingungen werden hohe Anforderungen an die Handhabbarkeit der eingesetzten Gerätetechnik und die Bedienbarkeit der Mensch-Maschine-Schnittstelle gestellt. Die gerätetechnischen Komponenten müssen handlich und an die extremen Umgebungsbedingungen angepasst sein, dem Anwender aber gleichzeitig eine große Flexibilität in Bezug auf die Vor-Ort Einrichtung der mechatronischen Komponenten, die Durchführung der Fehlerprüfung und die Aus- und Bewertung des Prüfbefundes bieten. Zur effizienten Datenaufnahme im Labor und vor Ort wurde ein geeignetes Prüfsystem entwickelt, das auf der Trennung in Front- und Backendmodule basiert und sowohl für den stationären als auch den mobilen Einsatz verwendet werden kann. Die mobile Scan-Einrichtung und das entwickelte Ultraschallprüfsystem arbeiten mit getrennten Programmen für die Datenaufnahme, Fehlerrekonstruktion, Visualisierung und Manipulation. Dabei wurde besonderen Wert auf die Ausführung der Softwaremodule als Standard-Window-Anwendungen gelegt. Durch die Trennung in ein intelligentes Prüfmodul (Frontend) und eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (Backend) für die Rekonstruktion und Darstellung wird eine hohe Anwenderfreundlichkeit bei der Prüfdurchführung erzielt. Die Programme können darüber hinaus in einem verteilten LAN-basierten Rechnernetz arbeiten. Das Programm-Modul für die Prüfdurchführung ist von der eingesetzten Frontend-Hardware unabhängig und kann mittels Spezifikationsvorschriften auf verschiedene Gerätemodule angepasst werden. In dem Beitrag werden Details des gewählten Konzeptes, die gerätetechnischen Ausführungen und Details der Programmarchitektur beschrieben und die Leistungsfähigkeit an Hand eines komplexen Prüfbeispiels aufgezeigt.
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P47
17:25
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Verfahren zur empfindlichen Ultraschallprüfung an rohgeschmiedeten Oberflächen
A. Bulavinov, R. Pinchuk, ACS-Solutions, Saarbrücken
Kurzfassung:
Die Werkstoffprüfung von massiven Stahlerzeugnissen auf Volumenfehler kann ausschließlich mittels U...
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Die Werkstoffprüfung von massiven Stahlerzeugnissen auf Volumenfehler kann ausschließlich mittels Ultraschall erfolgen, denn andere Prüfverfahren weisen kein ausreichendes Eindringungsvermögen auf.
Die Ankopplung des Ultraschalls bei piezoelektrischer Anregung kann nur mittels eines Koppelmediums (Öl, Wasser u.a.) erfolgen. Eine wichtige Rolle spielt dabei der Oberflächenzustand, von dem die Qualität der Ankopplung abhängt.
Um eine reproduzierbare und empfindliche Prüfung zu gewährleisten, werden die Stahlrohlinge (beispielsweise Stabstahl) abgedreht. Der höhere Bearbeitungsgrad führt im Falle eines aufgefundenen Materialfehlers zu höheren Ausfallkosten.
Eine Ultraschallprüfung an unbearbeiteten, z.B. rohgeschmiedeten Oberflächen bietet wegen erheblicher Ankopplungsverluste keinen ausreichenden Fehlernachweisvermögen und kann nur sehr schlecht oder gar nicht automatisiert werden. Dabei kann wegen unebenen Ankoppelflächen keine regelmäßige Abdeckung des Bauteilvolumens gewährleistet werden.
Der Vortrag präsentiert eine neuartige Ultraschallprüftechnik und beruht auf einem neuen messtechnischen Ansatz, der u.a. eine statistische Auswertung der Amplitudenwerte der Ultraschallsignale verwendet. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Berücksichtigung der Richtcharakteristik des Ultraschallwandlers und spezielle Anordnung der Ultraschallwandler im Bezug auf das Prüfobjekt. Eine entsprechende Prüfeinrichtung gewährleistet eine schnelle und empfindliche Prüfung von Stahl- bzw. Gussrohlingen.
Die Prüfung kann mittels handelsüblicher Ultraschallwandler mit Auswertung nach gültigen Prüfregelwerken durchgeführt werden.
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P49
17:30
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Mobiles Prüfsystem für die mechanisierte Handprüfung von Rohren und Stangen, auch in geführter Tauchtechnik
C. Köhler, S. Schröder, G. Vogt, VOGT Ultrasonics, Burgwedel
Kurzfassung:
Für die industrielle Fertigungs- und Qualitätskontrolle von Rohr- und Stangenmaterial ist die Ultra...
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Für die industrielle Fertigungs- und Qualitätskontrolle von Rohr- und Stangenmaterial ist die Ultraschallprüfung neben der Magnetpulverriss- und der Wirbelstromprüfung das wichtigste Prüfverfahren im Bereich der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. In den meisten Fällen werden dazu entsprechende Prüfsysteme in Fertigungsstraßen eingebunden und sind dem Herstellungsprozess nachgeschaltet. Oftmals erweist sich ein Inline-Prüfsystem, beispielsweise bei geringen Losgrößen oder einer konzeptionsbedingt eingeschränkten Anpassungsfähigkeit an neue Prüflingsgeometrien nicht unmittelbar als wirtschaftlich beste Lösung. Flexible und mobil einsetzbare Prüflösungen spielen dagegen hier ihre Stärken aus. VOGT Ultrasonics GmbH hat eine transportable Prüfanlage für die mechanisierte Handprüfung von Rohr- und Stangenmaterialien entwickelt, die sowohl den Anforderungen der Schweißnahtprüfung als auch denen der Volumen- und Rissprüfung in nahtlosen Rohren gerecht wird und sich zudem individuell auf die Abmaße (Länge und Durchmesser) der Prüflinge einstellen lässt. Ein Elektroantrieb ermöglicht das Rotieren der Rohre und Stangen, die bis zu einem Gewicht von 300 kg bei einer Länge von max. sieben Metern von der Anlage aufgenommen werden können. Flexibilität und Effizienz spiegeln sich auch im Konzept der Prüftechnik wieder. Die Anlage kann sowohl mit mehrkanaliger konventioneller Ultraschalltechnik in Verbindung mit der PROline PLUS Prüfsoftware als auch mit mobilen Phased Array Prüfgeräten kosten- und zeitbewusst betrieben werden. In Abhängigkeit von der gewählten Prüftechnik leiten die in spezielle Adapter eingebetteten Prüfköpfe über Fließwasserankopplung den Schall ins Bauteil ein, so dass auch Prüfnormen mit Tauchtechnikanforderungen erfüllt werden. Die Visualisierung der Prüfergebnisse erfolgt ortsgetreu (Wegaufnahme über Seilzugdrehgeber) als Amplituden- oder Laufzeit-gebundene Darstellung. Der Beitrag charakterisiert den prüftechnischen Grundgedanken der Anlage, beschreibt die Einbindung der dafür vorgesehenen Prüfgeräte und zeigt vielfältige Anwendungsgebiete aus verschiedensten Bereichen der Rohr- und Stangenprüfung.
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P50
17:35
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Risstiefenmessung mit der Phased-Array-Technologie
H. Küchler, EVIDENT Europe, Hamburg
Kurzfassung:
1. Einleitung
Die Risstiefenmessung an Blechen mit senkrechter Rissausbreitung wird konventionell ...
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Kurzfassung: minimieren
1. Einleitung
Die Risstiefenmessung an Blechen mit senkrechter Rissausbreitung wird konventionell mit der LLT (Long-Long-Trans) und der HALT (highest amplitude longitudinal technique) Technologie durchgeführt. Die Zuordnung der Signale des A-Bildes ist schwierig. Mit der Phased Array Technologie ergeben sich neue Möglichkeiten der besseren Signalzuordnung, da mehrere A-Bilder zur gleichen Zeit im Sektorbild dargestellt werden. Damit ist eine sichere Zuordnung der Anzeigen möglich. Die Risstiefenmessung mittels Ultraschall wird vereinfacht.
2. Darstellung der LLT Technologie konventionell
Bei der 30-70-70 Grad Risstiefenbestimmung wird ein Einschwingerprüfkopf mit CDS-Vorlaufstrecke verwendet. Mittels dieser Technik werden 3 Schallwellentypen zur Risstiefendedektion verwendet. Eine Oberflächenkriechwelle erzeugt eine 31,5° Transversalwelle. Eine unter 30° erzeugte Transversalwelle wird am Riss reflektiert und kommt unter Wellenumwandlung unter 70° von der Mitte des Risses zum Prüfkopf zurück
Eine 70° Longitudinalwelle reflektiert an der Rissspitze und dient der Risstiefenbestimmung.
3. Risstiefenmessung mit der Phased Array Technologie
Die Verwendung der verschiedenen Wellenarten ist prinzipiell gleich der in der konventionellen Ultraschalltechnik verwendeten. Die Zuordnung der Signale ist wesentlich vereinfacht da alle verwendeten Winkel gleichzeitig im Sektorbild zu sehen sind .
Dazu gehören:
1) Das Longwellensignal von der Rissspitze
2) das Longwellensignal von der Risswurzel (Winkelspiegel)
3) Collateralecho 1 (30-70-70-Signal)
4) Collateralecho 2 (Kriechwelle)
4. Dokumentation der Prüfung
Bei der Risstiefenbestimmung mit konventinellen Geräten steht nur ein A-Bild zur Verfügung. Die Zuordnung der Signale ist schwierig.
Im Sektorbild der Phased-Array-Technoloie sind die Signale durch die Mehrwinkeldarstellung besser zuzuordnen. Eine Auswertung ist leichter verständlich.
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P51
17:40
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Anwendung und Vermessung hochfrequenter Ultraschallquellen mit Abmessungen im µm-Bereich
T. Windisch, XENON Automatisierungstechnik, Dresden
B. Köhler, F. Schubert, Fraunhofer IKTS, Dresden
E. Spörl, TU Dresden
Kurzfassung:
Die Verwendung der Lasertechnik zur Anregung hochfrequenter Schallquellen wurde bereits in verschie...
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Die Verwendung der Lasertechnik zur Anregung hochfrequenter Schallquellen wurde bereits in verschiedenen Bereichen erfolgreich demonstriert. Umso erstaunlicher ist die Tatsache, dass der Einsatz zur Anregung von Fluidschall nur wenig diskutiert wurde und die akustischen Schallfelder weitgehend unbekannt sind. Besonders die Eigenschaft, dass sich derartige Quellen frei im Raum platzieren lassen, eröffnet neue Anwendungsfelder.
Laser bieten die Möglichkeit, Energie räumlich und zeitlich extrem zu konzentrieren. Als Folge dessen lässt sich eine breitbandig abstrahlende Schallquelle realisieren, die in gleicher Weise räumlich stark konzentriert ist. Zusätzlich sind derartige "Schallwandler" ausschließlich zum Zeitpunkt der Quellwirkung im Ausbreitungsmedium existent. Im Gegensatz zu üblichen Wandlern, die stets akustisch gekoppelt bleiben oder eine Inhomogenität im Medium darstellen, beeinflussen laser-akustische Quellen das Wellenfeld nachträglich jedoch nicht.
Einen Schwerpunkt der Präsentation bildet die Vermessung des Schallfeldes laser-akustischer Quellen. Unter Berücksichtigung des Einflusses verschiedener Parameter auf die Schallfeldverteilung werden einige Anwendungen vorgestellt. Besonders in der medizinischen Diagnose sind Methoden gefordert, die eine möglichst geringe Belastung für die Patienten darstellen. Hier bietet sich diese Technik durch die berührungslose Arbeitsweise besonders an. Darüber hinaus eröffnet die außerordentlich hohe Breitbandigkeit bis in den oberen MHz-Bereich hinein bei gleichzeitiger lokaler Konzentration in der Größenordnung einiger µm weitere Anwendungsfelder die ebenso zur Diskussion gestellt werden.
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P57
17:45
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Qualitätsverbesserung des mit Leistungsultraschall gestützten Rühr-Reib-Schweißprozesses von Aluminium AA5454 durch integrierte Prozessüberwachung mit ZFP
G. Dobmann, Saarbrücken
T. Jene, FESTO, St. Ingbert
D. Eifler, G. Wagner, TU Kaiserslautern
Kurzfassung:
Schmelz- und Pressschweißverfahren, mechanische Fügeverfahren sowie die Klebtechnik sind seit viele...
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Schmelz- und Pressschweißverfahren, mechanische Fügeverfahren sowie die Klebtechnik sind seit vielen Jahren in der Industrie sowohl in der Großserienfertigung als auch in der Einzelteilfertigung etabliert. Neuentwicklungen von Werkstoffen haben dazu geführt, dass dem Konstrukteur hochfeste Stähle und Leichtmetalllegierungen mit hervorragenden Eigenschaften zur Verfügung stehen. Diese reagieren jedoch häufig sehr empfindlich beim thermischen Fügen. Dies gilt generell für das Schmelzschweißen von AL-Legierungen. Daher werden derzeit in diesem Bereich mechanische Fügeverfahren wie Clinchen oder die Klebetechnik favorisiert. Gleichwohl besteht ein hoher Bedarf an alternativen stoffschlüssigen Fügetechnologien, die metallurgisch bedingt zu besseren mechanisch-technologischen Eigenschaften der Fügeverbindungen führen und prozesssicher in Fertigungsprozessketten integriert werden können.
Potenzial bietet das Anfang der 90-er Jahre vom TWI [1] entwickelte und patentierte Rührreibschweißen (Friction Stir Welding, FSW). Eine Besonderheit des FSW ist, dass bei der Prozessführung keine schmelzflüssige Phase auftritt. Das hat wiederum den Vorteil, dass Gefügegradienten nur schwach ausgeprägt infolge des Schweißens entstehen und sich auch nur ein niedriges Eigenspannungsniveau aufbaut.
Diesen Vorteilen steht bei Al-Legierungen wegen ihrer hohen Affinität zum Luftsauerstoff der Nachteil gegenüber, dass Oxid/Hydroxid-Partikel, die sich beim Rührprozess von den Oberflächen der Schweißnahtflanken ablösen, in das Volumen der Naht gerührt werden. Sie sind Keime für Lokale Schädigungen unter Belastungen und mindern die Lebendauer von Bauteilen erheblich.
Der Beitrag berichtet zu Ergebnissen der Dissertation von Tobias Jene [2], bei der eine Prozessüberwachung auf der Basis von Kraftmessungen zur Anwendung kam und eine Steigerung der Ermüdungslebensdauer um den Faktor 2 erzielt wurde,, wenn die zu verschweißenden Partner mit Leistungsultraschall zusätzlich beaufschlagt wurden. Der Effekt beruht auf der feindispersen Verteilung der Oxid/Hydroxid-Partikel, die sich nicht mehr in typischen lokalen Rührrmustern, bekannt als "Root Flaw" oder "Joint Line Remnant" anordnen können.
[1] Kallee,S.W.: Friction Stir Welding in Series Production, TWI, UK 2004
[2] T. Jene.: Development of a process-integrated inspection of friction stir welded components and characterization of the fatigue behaviour of the welds, Ph.D. Thesis at the Faculty Mechanical Engineering and Process Technology,
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P59
17:50
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Ultraschallmodellierung und SAFT - Rekonstruktion von Fehlstellen in Holzbauteilen
P.K. Chinta, Baker Hughes Digital Solutions, Hürth
M. Krause, BAM, Berlin
K. Mayer, Universität Kassel
Kurzfassung:
Die zerstörungsfreie Prüfung von Holzbauteilen mit Ultraschall ist sehr anspruchsvoll wegen der seh...
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Die zerstörungsfreie Prüfung von Holzbauteilen mit Ultraschall ist sehr anspruchsvoll wegen der sehr komplexen Mechanismen der Streuung von elastischen Wellen in diesen Materialien. Im vorliegenden Beitrag präsentieren wir die Rekonstruktion durch Abbildung von Fehlern in Bauteilen aus Fichte und Buche. Wir verwenden die Technik der Fokussierung durch synthetische Apertur im Zeitbereich (SAFT) zur Abbildung von Streuzentren in diesen Materialien. Die 2D Elastische Finite Integrationstechnik (EFIT) wird benutzt, um synthetische Daten in Form von B-Scans zu gewinnen. Außerdem bietet diese Technik die Möglichkeit, durch Visualisierung der Wellenarten die Ausbreitung in anisotropen Materialien besser zu verstehen. Die Möglichkeiten der Anregung verschiedener Wellentypen durch die Vorgabe von Prüfkopfmodellen wird genutzt, um die in der Praxis vorkommende unterschiedliche Orientierung von Faserrichtung und Wachstumsringen optimal mit in die Auswertung einbringen zu können. Simulationen werden für verschiedene Streueranordnungen durchgeführt, um die Effekte von Auflösung, Wellenumwandlung und Vielfachstreuung voneinander trennen zu können. Zur SAFT - Rekonstruktion werden die Gruppengeschwindigkeiten der verschiedenen elastischen Moden (qP - Quasi-Druck, qS1 - Quasi-Scher-1 und qS2 - Quasi-Scher-2) für die Rückfokussierung herangezogen. Die Rekonstruktionsergebnisse für akustisch anisotrope Medien - hier Holz - werden mit Rekonstruktionen unter der Annahme von isotropen Materialeigenschaften verglichen. Wegen der starken Abweichung der Gruppengeschwindigkeiten in anisotropem Holz gegenüber isotropen Materialien ist die Verbesserung der Abbildungsqualität mit der vorgestellten Methode teilweise erheblich. Aktuelle vergleichende Ergebnisse mit experimentellen Anordnungen sollen vorgestellt werden.
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P64
17:55
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Weiterentwicklung des Prüfroboters TWS („Trans World System“) für die Basisprüfung des Reaktordruckbehälters Olkiluoto 3 mit Ultraschall- Gruppenstrahlertechnik
F. Wolfsgruber, Actemium Cegelec Mitte, Nürnberg
J. Sheppard, Framatome Inc., Lynchburg, USA
F. Mohr, R. Seifert, Framatome, Erlangen
Kurzfassung:
Der TWS ("Trans World System") ist ein Prüfroboter, der von allen drei Regionen der AREVA NP gemein...
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Der TWS ("Trans World System") ist ein Prüfroboter, der von allen drei Regionen der AREVA NP gemeinsam definiert und von der amerikanischen Region gebaut wurde. Er ist bereits bei vielen wiederkehrenden Ultraschallprüfungen in Druckwasserreaktoren in den USA eingesetzt worden.
Er besteht aus einem universellen Roboterarm mit 6 Freiheitsgraden, der auf einer Basis (einem Dreibein) montiert ist, die im Reaktordruckbehälter verspannt wird. Am Ende des Arms ist, abhängig von der Prüfstelle, das jeweilige Prüfsystem befestigt. Der Roboterarm kann sowohl unterhalb seiner Basis, wie auch oberhalb betrieben werden. Dies erhöht die Erreichbarkeit von einer Verspannungsposition aus (z.B. mehrere Rundnähte). Ebenfalls kann mit dem Arm innerhalb der Stutzen gescannt werden, inklusive des Bereichs der Rohranschlussnaht.
Vorteile des TWS sind v.a. die hohe Prüfgeschwindigkeit (bis zu 350mm/s) und die Möglichkeit die Prüfsysteme unter Wasser tauschen zu können. Dies führt zu wesentlichen Zeiteinsparungen auf dem meist kritischen Pfad bei RDB-Prüfungen.
Der TWS wird in Zukunft auch in Europa eingesetzt, wobei der erste Einsatz die Basisprüfung in OL3 sein wird. Der TWS ist aufgrund der Anforderungen in USA bisher nur für konventionelle Prüftechnik ausgelegt. Da die in OL3 verwendete Prüftechnik hauptsächlich aus Gruppenstrahlern besteht, müssen verschiedenste Komponenten angepasst und weiterentwickelt werden, wie z.B. die Unterwassersteckverbindung und die gesamte Kabelstrecke. Außerdem müssen neue, für die Gruppenstrahler und die neuen Prüfaufgaben geeignete Prüfkopfsysteme entwickelt werden. Im Gegensatz zur USA werden z.B. in OL3 die Stutzeninnenkanten mit Ultraschall geprüft.
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