Bauteile aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK) zeichnen sich durch hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit aus und werden deshalb zunehmend in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Der Boeing 787 und der Airbus A 350 werden nahezu vollständig aus CFK gefertigt. Da sich bei einer sorgfältigen Optimierung der Prüfparameter alle relevanten Fehlstellen feststellen lassen, hat sich die (bildgebende) Ultraschallprüftechnik als zerstörungsfreies Prüfverfahren sowohl nach der Fertigung als auch im späteren Betrieb (in-service) bewährt. Die Ultraschallprüfung mit Longitudinalwellen arbeitet nahezu punktförmig, deshalb ist bei einer flächigen Prüfung ein (zeitaufwendiges) Scannen des Bauteils erforderlich. Im Rahmen von SHM (Structural Health Monitoring) untersuchen zahlreiche Autoren, ob mit fest installierten Piezoelementen eine großflächige Prüfung mit Lamb-Wellen möglich ist. Diese Prüfung könnte dann unabhängig von Inspektionen zu jeder Zeit per Knopfdruck vorgenommen werden. Allerdings sind die Interaktionen dieser Lamb-Wellen mit Fehlstellen weit aus komplexer als die Interaktionen der Longitudinalwellen 'klassischer' Ultraschallprüftechnik. Im Institut FA im DLR Braunschweig wird die berührungslose bildgebende Ultraschallprüftechnik nicht nur zur Prüfung von CFK-Bauteilen eingesetzt, sondern auch zur Visualisierung der Lamb-Wellenausbreitung und der Interaktion mit Fehlstellen. Da beide Verfahren mit einem System durchgeführt werden können, ist ein unmittelbarer Vergleich der Interaktionen mit beiden Wellenmoden möglich. An CFK-Proben und an komplexen CFK-Bauteilen werden die Ergebnisse präsentiert und diskutiert.
Interaktionen von Ultraschall-Longitudinal- und von Lamb-Wellen an Fehlstellen in CFK-Bauteilen
Interaction of longitudinal ultrasound and lamb waves with defects in CRFP components
2009
6 Seiten, 5 Bilder, 9 Quellen
Conference paper
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