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28.02.2014, 09:56 Uhr | 0 |

Schnellere Qualitätskontrolle 3D-Scanner lässt Wirbelstrom durch Flugzeugbauteile fließen

Flugzeugbauteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff sollen sich zukünftig schneller auf Fehler prüfen lassen. Forscher aus Dresden haben einen 3D-Scanner entwickelt, der Wirbelstrom durch die Bauteile fließen lässt. Ein Rasterbild am Computer verrät selbst Macken in ihrem tiefen Inneren.  

Der Dreamliner von Boeing
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Leitwerke, Flügel und Rumpfsegmente des Dreamliners von Boeing bestehen zum Großteil aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff. Mit dem neuen 3D-Wirbelstromscanner des Fraunhofer-Instituts sollen sich diese Bauteile künftig schneller auf Fehler untersuchen lassen. 

Foto: dpa/Robert Schlesinger

Leitwerke, Flügel und Rumpfsegmente moderner Flugzeuge wie dem Boeing Dreamliner und dem Airbus A350 bestehen zu großen Teilen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff. Natürlich müssen die Bauteile fehlerfrei sein, auch im Inneren. Der Prüfaufwand in allen Stufen des komplexen Produktionsprozesses ist derzeit immens. Genutzt werden Ultraschall und Röntgen.

3D-Wirbelstromscanner soll Prüfaufwand senken

Um den Prüfaufwand künftig zu reduzieren, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme in Dresden das Prüfsystem EddyCUS entwickelt. Ein Messkopf fährt in konstantem Abstand über das Bauteil, geführt wird er von einer Roboterhand.

Das Gerät sendet ein elektromagnetisches Wechselfeld aus, das sich im Bauteil fortsetzt. Kohlenstofffasern leiten elektrischen Strom. Sein Weg im Inneren des Bauteils wird von Sensoren verfolgt und per Computer zu einem Rasterbild zusammengesetzt, auf dem Fehlstellen gut zu erkennen sind. Damit der Scannerkopf stets den gleichen Abstand hält, wird der Prüfling vorher von einer Kamera abgetastet. Das Oberflächenbild dient zur Steuerung des Roboterarms.

Wirbelstromtests sind gesundheitlich unbedenklich

Bei derzeitigen Ultraschallprüfungen muss es ein Koppelmedium geben, das den Schall in das zu prüfende Bauteil leitet. Bis zum Kern dicker Objekte dringt der Schall allerdings nicht vor, so dass tief liegende, fehlerhafte Stellen unentdeckt bleiben. Dann sind Röntgenbilder nötig, die sich wegen der möglichen Gefährdung durch ionisierende Strahlen nur mit hohem Sicherheitsaufwand einsetzen lassen.

Wirbelstromtests hingegen sind gesundheitlich unbedenklich und funktionieren berührungsfrei. Daher können sie auch eingesetzt werden, wenn der erste Arbeitsschritt auf Fehler überprüft wird: das Legen der Faserbündel. Der Scan geht dabei recht zügig voran. Der Sensorkopf flitzt mit einer Geschwindigkeit von bis zu 50 Zentimetern pro Sekunde über die Oberfläche. Selbst unterschiedliche Fehler wie Faserbrüche oder falsche Verläufe der Bündel werden sichtbar, weil vier unterschiedliche Frequenzen einstellbar sind.

EddyCUS wird auf der Pariser Kunststoff-Fachmesse JEC Composites Show im März präsentiert. Vor dem Einsatz an sicherheitsrelevanten Bauteilen sind allerdings noch umfassende Tests nötig, bei denen das Gerät beweisen muss, dass es ebenso zuverlässig ist wie heute genutzte Prüfmethoden.

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Von Wolfgang Kempkens
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