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Publication | Date |
 TU Ilmenau and Fraunhofer IZFP develop intelligent sensor technology for processing Big Data Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany NEWS
| NDT.net Journal
| 2019-11 |
 Under scrutiny: Automated induction thermography for surface crack testing of forgings Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany NEWS
| NDT.net Journal
| 2019-09 |
Metrologische Rückführbarkeit bei der Eindring- und Magnetpulverprüfung Hilfestellung für Anwender S. Bessert1 13, H. Malitte2 18, G. Heck3 5, G. Morgenstern4 2 1Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany 2BAM Federal Institute for Materials Research and Testing 1304, Berlin, Germany 3 Österreichische Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (ÖGfZP) 7, Wien, Austria 4DGZfP Ausbildung und Training GmbH 2, Berlin, Germany
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In den Normen zur Prüfdurchführung und den Betrachtungsbedingungen für die Eindring- und Magnetpulverprüfung wird auf die Kalibrierung von Geräten für diese Verfahren (Luxmeter, UV-Meter und Feldstärkemessgerät) verwiesen. Gelebte Praxis ist die Rückführung dieser Geräte über einen Werkskalibrierschein des Geräteherstellers. Diese Vorgehensweise ist aber nicht normkonform für Prüflabore, die nach DIN EN ISO/IEC17025 akkreditiert sind. Was ist nun für Prüflabore mit und ohne Akkreditierung zu beachten und wie stellt man sich auf die metrologische Rückführbarkeit von Geräten in der Eindring- und Magnetpulverprüfung ein? Hierzu wurde die Richtlinie MR 01 Metrologische Rückführbarkeit von Hilfsmitteln für die Eindring- und Magnetpulverprüfung im DGZfP-Unterausschuss Metrologische Rückführung beim Fachausschuss Oberflächenrissprüfung der DGZfP erarbeitet. In diesem Regelwerk werden Wege zur Erfüllung der Forderungen der Deutschen Akkreditierungsstelle (DAkkS) aufgezeigt. Im Vordergrund stehen dabei allerdings die Eigenverantwortung der Prüflabor bezogen auf die Verifizierung ihrer Verfahren, die Kenntnis ihre spezifischen prüftechnischen Randbedingungen (Wertebereich für Messwerte und somit Kalibrierbereich der Messgeräte), die Auswahl von Firmen für Gerätekalibrierung/-überprüfung und die Kontrolle der Kalibrierscheine/Werkskalibrierscheine auf Plausibilität der Kalibrierungs-/Überprüfungsergebnisse. Abgeleitet aus dem Inhalt dieses Leitfadens soll der Vortrag auch den Blick auf das Vorgehen zu diesem Thema in den anderen zerstörungsfreien Prüfverfahren lenken. Hierbei geht es insbesondere um die Verwendung der Begriffe Messen, Prüfen, Kalibrieren, Überprüfen u.a. im fachlichen Sprachgebrauch, bei Festlegungen und im Regelwerk. Die daraus resultierende fachliche Umsetzung muss dann dabei beachtet werden.
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| DGZfP 2019 Session: Akkreditierung | 2019-08 |
IZFP-SmartInspect: Erste Anwendungsbeispiele und Erfahrungen für die Nutzung des Systems zur Prüferausbildung T. Schwender1 6, S. Lugin1 15, S. Caspary1 3, S. Bessert1 13, B. Valeske1 29, A. JUNG2 1Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany 2SECTOR Cert Gesellschaft für Zertifizierung mbH 5, Cologne, Germany
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Durch die umfassende Vernetzung industrieller Prozesse im Sinne Industrie 4.0 und die damit verbundene Erfassung und Verarbeitung von materialspezifischen und herstellungsrelevanten Daten entlang des gesamten Produktlebenszyklus ergeben sich auch in der zerstörungsfreien Prüfung neue Herausforderungen. Es muss eine Möglichkeit geschaffen werden, ermittelte Daten von Prüfobjekten entsprechend ihrer Relevanz zu klassifizieren und relevante Daten lückenlos zu dokumentieren.
Insbesondere der Bereich der manuellen Prüfung im Zeichen der Digitalisierung steht vor großen Herausforderungen. Das Assistenzsystem IZFP-SmartInspect, ist eine Kombination von manueller Prüftechnik mit Sensorpositionstracking und intelligenter Datenauswertung und stellt eine mögliche Alternative dar, die dem Prüfpersonal erlaubt, Prüfdaten ortsbezogen zu visualisieren, zu speichern und zu bewerten. Neben einer Planung bietet es weiter die Möglichkeit über Remotezugriff auf momentane Prüfdaten zu zugreifen um den Prüfer bei kritischen Fragestellungen zu unterstützen.
In diesem Beitrag zu IZFP-SmartInspect sollen erste Ergebnisse aus der praktischen Anwendung im Rahmen der Ausbildung von ZfP-Prüfpersonal nach DIN EN 9712 gezeigt werden. An Schmiedestücken sowie Schulungsstücken mit Schweißnähten sollen erste Erfahrungen und Vorteile im praktischen Prüfeinsatz und bei der Nutzung des Systems hinsichtlich der Prüfplanung und Auswertung von Prüfergebnissen vorgestellt werden. Dazu werden die Prüfergebnisse einer konventionellen Prüfung, mit denen durch den Einsatz von IZFP-SmartInspect an Prüfkörpern mit dokumentiertem Defektbild verglichen. Um einen möglichst großen Informationsgehalt zu schaffen, werden die Prüfungen jeweils von erfahrenem Prüfpersonal, als auch von Personen mit geringer Prüferfahrung durchgeführt, ausgewertet und miteinander verglichen.
Die Prüfergebnisse sowie das Feedback des Prüfpersonals sollen einen ersten Überblick über die Vorteile der Assistenz-, Analyse- und Dokumentationsfunktionen gegenüber der etablierten, konventionellen Handprüfung geben.
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| DGZfP 2019 Session: Ausbildung | 2019-08 |
Zerstörungsfreie Prüfung der Stützmauer einer ehemaligen Kohlegrube im Saarland D. Moser1 7, S. KLEIN2, H. Wiggenhauser3 66, M. Behrens3 4, R. Moryson1 3, S. Pudovikov1 12, H. Herrmann1 15 1Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany 2Saarland University 75, Saarbrücken, Germany 3BAM Federal Institute for Materials Research and Testing 1304, Berlin, Germany
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Mittels Ground Penetrating Radar (GPR), Large Aperture UltraSound (LAUS) und ambienter Thermographie wurde die große Stützmauer (ca. 9 m hoch und 286 m lang) der ehemaligen Grubenanlage Fischbach-Camphausen der RAG (1. Abteufung 1871, Silllegung 1990) im Saarland untersucht. Die Mauer weist eine Oberfläche mit verschiedenen Frontmaterialien (Beton, Mauerstein, Ziegel usw.) auf. Daher wurden drei vertikale Linien in repräsentativen Bereichen der Wand für die Untersuchungen ausgewählt. Die drei genannten ZfP-Methoden wurden eingesetzt, um Informationen über den Zustand und die innere Struktur der Mauer zu gewinnen, und um die Eignung der Verfahren an diesen komplexen, heterogenen Mauerwerksstrukturen zu bewerten. Die Ergebnisse mit dem Ultraschallsystem LAUS zeigten am ersten Profil die Schichtstruktur, wo die Wand durch eine Betonschale bereits zur Absicherung verstärkt wurde, und unspezifische Reflexionen der inneren Struktur jenseits der ersten Schicht. Bedingt durch die Randbedingungen (Höhe der Mauer, Zugänglichkeit, Oberflächenstruktur, etc.) und der technischen Auslegung des LAUS war der Einsatz dieser Methode an der Mauer sehr zeitaufwendig. Die GPR Messungen (es wurde mit zwei Niederfrequenzantennen gemessen: 200 und 400 MHz) konnten schneller durchgeführt werden und zeigten ebenfalls Merkmale im Inneren der Struktur. Die Eindringtiefe war aufgrund der hohen Absorption im Material auf 2-3 m begrenzt. Um einen Tag-Nacht-Zyklus mittels ambienter Thermographie aufzuzeichnen, wurde eine Thermographie-Sequenz von 96 Stunden permanent aufgezeichnet. Die Phasenauswertung zeigte Auffälligkeiten in mehreren Bereichen der Mauer.
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| DGZfP 2019 Session: Kulturgüter | 2019-08 |
2019-08 DGZfP 2019 Oberflächenverfahren (MT, ET, PT) inspECT-PRO Breitband-Wirbelstromprüfelektronik für Mehrkanal- und Mehrfrequenzanwendungen D. Koster 4, R. Rick 3, J. Oswald 3, P. Stopp, C. Weingard 3, J. Wagner Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany Electromagnetic Testing (ET), eddy current testing (ECT), Hochfrequenz-Wirbelstromtechnik, Wirbelstrom
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Aktuelle Entwicklungen im Bereich Industrie 4.0, also die Digitalisierung von Produktionsanlagen und -abläufen, stellen ganz neue Herausforderungen an Systeme der zerstörungsfreien Prüfung. Aus diesem Anlass wurde am Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren ein neues multimodales Prüfelektronikkonzept entwickelt, welches die aktuell notwendigen Schnittstellen bedient und somit leicht in das Digitalisierungskonzept eingebunden werden kann. Mit der Wirbelstromelektronik inspECT-PRO wird ein Modul dieser neuen Elektronikserie vorgestellt.
Die Wirbelstromprüfung wird mittlerweile nicht nur im klassischen Anwendungsgebiet, der Prüfung von Materialien wie Stahl, Aluminium oder Kupfer, eingesetzt. Durch die immer höheren Anforderungen an den Leichtbau wächst der Stellenwert von Materialien wie z.B. CFK stetig. Um diese schwach elektrisch leitfähigen Materialien prüfen zu können, wird jedoch eine hohe Prüffrequenz benötigt. Damit die Prüfung klassischer sowie neuer Materialen gelingen kann, wurde ein breitbandiger Ansatz mit Prüffrequenzen von 10 Hz bis 112,5 MHz umgesetzt. Mit hohen Sampleraten von bis zu 125.000 Samples/s im Einfrequenzbetrieb können sehr schnelle Prüfsituationen abgebildet werden. Die Baugruppe ist durch den Einsatz leistungsfähiger FPGA- und DSP-Bausteine für die schnelle Signalverarbeitung und Auswertung prädestiniert. Zur Prozesssteuerung können Echtzeit Ein- und Ausgänge verwendet werden. Die mit zwei autarken Hardwarekanälen ausgestattete Baugruppe kann im Einfrequenz- oder Mehrfrequenzbetrieb mit bis zu 32 Prüffrequenzen pro Kanal eingesetzt werden. Koordinatensignale werden über ein 3-Achsen-Interface direkt mit den Wirbelstromsignalen verbunden. Die Baugruppe kann als OEM-Kit zur Integration in Kundensysteme bereitgestellt werden. Alternativ kann auch ein Einschub-, Labor- oder mobiles Laptopsystem flexibel angepasst werden. Diese Arbeit gibt einen Überblick über Vorzüge dieser neuen universell einsetzbaren Wirbelstromplattform und die dadurch neu erschlossenen Anwendungsbereiche.
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| DGZfP 2019 Session: Oberflächenverfahren (MT, ET, PT) | 2019-08 |
Vorstellung Handbuch für die Materialprüfung mit Ultraschall-Phased-Arrays des DGZfP-Unterausschusses Phased Array Ein Leitfaden für den Praktiker H. Rieder 69 Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany
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Für die zerstörungsfreie Prüfung mit Ultraschall sind seit Beginn der 2000er Jahre Ultraschallgeräte für die industrielle Anwendung verfügbar, welche die Phased-Array-Technik verwenden (im deutschsprachigen Raum auch als Gruppenstrahlertechnik bekannt). Die Phased-Array-Technik hat das Potential für eine flexible Anpassung der Ultraschallprüftechnik an ein breites Spektrum von Prüfaufgaben. Sie stellt damit eine Alternative zu herkömmlichen Prüftechniken mit verschiedenen konventionellen Prüfköpfen dar. Darüber hinaus ermöglichen elektronische Scantechniken quasi online das Erzeugen von bildhaften Darstellungen, die die Auswertung oftmals erheblich vereinfachen. Für die Anwendung der Phased-Array-Technik sind aber gegenüber den Kenntnissen, wie sie in der Ausbildung für die Prüferstufe 1, 2 und 3 (nach DIN EN ISO 9712:2012-2) vermittelt werden, zusätzliches Wissen und weitere Fertigkeiten notwendig.
Der Unterausschuss Phased Array im DGZfP-Fachausschuss Ultraschallprüfung hat ein Handbuch mit dem Titel Handbuch für die Materialprüfung mit Ultraschall-Phased-Arrays erarbeitet, das in den folgenden Kapiteln Informationen für den Praktiker zur Verfügung stellt: Grundlagen, Prüfkopf und Prüfkopfauswahl, Gerätetechnik, Anwendung der Phased-Array-Technik und Beispiele aus der Prüfpraxis.
Dieser Beitrag informiert über die Struktur und den Inhalt dieses Handbuchs, das Ende 2018 im UA Phased Array fertiggestellt wurde.
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| DGZfP 2019 Session: Phased Array | 2019-08 |
Applikationsspezifische Optimierung eines Phased-Array Sensors am Beispiel der Pipeline-Inspektion M. Spies1 96, H. Rieder1 69, I. Lachtchouk2 2, M. Tschuch2 1Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany 2Process & Pipeline Services; Baker Hughes, a GE company, Stutensee, Germany Ultrasonic Testing (UT), phased array, Pipeline, Simulation, modeling, Optimierung, Prüfung
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Neuere Entwicklungen im Bereich der Ultraschallverfahren basieren vor allem auf der Phased-Array-Technik, die ein Fokussieren und Steuern von Schallfeldern ermöglicht. Die Phased-Array-Technik hat ein erhebliches Potential für eine flexible Anpassung der Ultraschallprüftechnik an ein breites Spektrum von Prüfaufgaben. Sie stellt somit eine Alternative zu herkömmlichen Prüftechniken mit verschiedenen konventionellen Prüfköpfen dar. Im Bereich der Pipeline-Inspektion können so unterschiedliche Inspektionsarten, wie z.B. die Rissprüfung und die Detektion von Materialverlusten, gleichzeitig ausgeführt werden. Aufgrund dieser Vorteile entwickelte Baker Hughes, a GE company (vormals PII Pipeline Solutions) einen auf der Ultraschall-Phased-Array-Technik basierenden Pipeline-Inspektionsmolch, der unter dem Namen UltraScan DUO nun schon seit mehr als einem Jahrzehnt erfolgreich eingesetzt wird.
Um einerseits den steigenden Sicherheitsanforderungen gerecht zu werden und andererseits durch die Phased-Array-Technik ermöglichte weitere Prüfmodalitäten optimal nutzen zu können, wurde im Rahmen von zunächst simulationsbasierten Untersuchungen eine neue Generation von Phased-Array-Sensoren entwickelt. Wir berichten in diesem Beitrag über die verschiedenen Optimierungsziele, die als Input für die Simulationen dienten und entsprechend berücksichtigt wurden. So zielten die mittels Generalisierter Punktquellensynthese durchgeführten Simulationen unter anderem auf die Optimierung der mittels verschiedener Sensoruntergruppen generierten Schallfelder. Wir zeigen repräsentative Ergebnisse der Simulationsrechnungen und der zur Validierung durchgeführten Experimente.
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| DGZfP 2019 Session: Phased Array | 2019-08 |
Zuverlässigkeit und ZfP Ermittlung von POD/MAPOD-Kurven aus Ultraschallprüfungen zur Einbindung in Lebensdauerbewertungen M. Spies1 96, H. Rieder1 69, A. Jüngert2 18, G. Wackenhut2 4 1Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany 2Materialprüfungsanstalt (MPA); University of Stuttgart 283, Stuttgart , Germany Ultrasonic Testing (UT), Ultrasonic Testing (UT), Probability of Detection (POD), Simulation, austenitic weld, dissimilar metal weld
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Hinsichtlich des Lebensdauermanagements sicherheitsrelevanter Konstruktionen wie Komponenten in Kernkraftwerken stellen die Fertigungsqualität und das Altern von Bauteilen und Materialien entscheidende Faktoren dar. Materialfehler müssen bereits in einem frühen Stadium detektiert und korrekt bewertet werden. Die Ultraschallprüfung von Austenit- und Mischnähten, wie beispielsweise als Rohrumfangsnähte in Kernkraftwerken ausgeführt, ist jedoch gefügebedingt immer noch mit Unsicherheiten behaftet.
In einem kürzlich abgeschlossenen Forschungsvorhaben wurde eine bruchmechanische Bewertungsmethodik zur Zuverlässigkeitsbewertung von Rohrnähten entwickelt. Diese erlaubt eine quantitative Beschreibung der Unsicherheiten, die aufgrund der probabilistischen Verteilung der Materialeigenschaften einerseits und der mittels Ultraschallverfahren ermittelten Fehlercharakteristika andererseits entstehen. Zur Einbindung der Ergebnisse von Ultraschallprüfungen in die probabilistische Lebensdauerbewertung ist es notwendig, die Fehlerauffindwahrscheinlichkeit zu bestimmen. Diese wird anhand einer POD-Kurve (Probability of Detection) als Funktion der Fehlergröße beschrieben.
Wir berichten exemplarisch über Untersuchungen an zwei Mischnaht-Testkörpern (Halbrohre), in die Modellfehler für die Quer- und Längsfehlerprüfung eingebracht wurden. Die experimentell ermittelten Fehleramplituden wurde durch Simulationsrechnungen ergänzt, in denen die Unsicherheiten bei der Datenakquisition beispielsweise durch Variation des Einschallwinkels abgebildet wurden. Des Weiteren wurde ein Ansatz zur Berücksichtigung des menschlichen Fehlers bei der manuellen Prüfung genutzt. Wir berichten über die Ermittlung der POD/MAPOD (MAPOD: engl. Model-Assisted POD) für die Quer- und Längsfehlerprüfung an den beiden Mischnaht-Testkörpern anhand dieser Daten. In einem weiteren Beitrag wird die Einbindung dieser so ermittelten POD-Kurven in das bruchmechanische Bewertungskonzept vorgestellt.
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| DGZfP 2019 Session: Reliability | 2019-08 |
Zuverlässigkeit und ZfP - Lebensdauerbewertung von Komponenten unter Einbeziehung von Ultraschallprüfungen A. Jüngert1 18, G. Wackenhut1 4, R. Lammert1 2, M. Spies2 96, H. Rieder3 69 1Materialprüfungsanstalt (MPA); University of Stuttgart 283, Stuttgart , Germany 2RD Systemtechnik 2, Saarbrücken, Germany 3Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany
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Die Lebensdauer von Komponenten in kerntechnischen Anlagen ist im Hinblick auf den sicheren Betrieb ein wichtiges Thema. Probabilistische Ansätze zur Bewertung der Integrität können hierbei quantitative Aussagen hinsichtlich des Einflusses der Streuung der Werkstoffparameter aber auch der Auffindbarkeit von Rissen auf die Versagenswahrscheinlichkeit von Komponenten.
Als Eingangsgrößen dienen Werkstoffkennwerte, wie z.B. die Bruchzähigkeit, und die Größe von Fehlstellen, die über zerstörungsfreie Prüfverfahren, wie z.B. einer Ultraschallprüfung, ermittelt wurde. In verschiedenen Untersuchungen zeigte sich jedoch, dass sowohl die Werkstoffkennwerte als auch die Fehlergrößenbestimmungen mithilfe von Ultraschallprüfungen an austenitischen Schweißnähten und Mischschweißverbindungen zwischen austenitischen und ferritischen Stahl mit einem statistischen Fehler behaftet sind. Die Datenbasis der relevanten Werkstoffparameter ist für derartige Schweißverbindung gering.
In einem kürzlich abgeschlossenen Forschungsvorhaben wurden an austenitischen und Mischschweißverbindungen bruchmechanische Werkstoffuntersuchungen durchgeführt und eine Datenbasis für die probabilistische Bewertung zusammengetragen. Zur Einbindung der Ultraschallprüfungen in die probabilistische Lebensdauerbewertung, ist es notwendig, die Fehlerauffindwahrscheinlichkeit für bestimmte Messkonfigurationen zu bestimmen. Die Fehlerauffindwahrscheinlichkeit wird in einer POD-Kurve (Probability of Detection) als Funktion der Fehlergröße beschrieben. Zur Erzeugung von realistischen POD-Kurven ist aus einer Vielzahl von Messungen mit verschiedenen Konfigurationen an unterschiedlichen Testkörpern ein statistischer Datensatz entstanden und durch simulierte Daten ergänzt worden. Hieraus konnten POD-Kurven für die untersuchten Werkstoffe und Messkonfigurationen erzeugt werden. Mithilfe der Kennwerte und der POD-Kurven konnte dann für realistische Werkstoffe und Fehlergrößen ein Bewertungsmodell entwickelt werden. Die Ermittlung der POD aus Messdaten und Simulationen wird in einem gesonderten Beitrag dargestellt. In diesem Beitrag wird die Einbindung der POD aus zerstörungsfreien Prüfungen in das Bewertungskonzept erläutert.
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| DGZfP 2019 Session: Reliability | 2019-08 |
Kombination von zerstörungsfreien Prüfverfahren zur Verfolgung des Risswachstums während Dauerschwingversuchen an Stahlgussbauteilen C. Rauber , I. Veile 5, R. Tschuncky 18, K. Szielasko 34, P. Toma Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany
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Erzeugnisse aus Stahlguss werden in nahezu allen Industriezweigen eingesetzt. Für viele dieser Bauteile führen die während der planmäßigen Nutzungsdauer auftretenden Betriebsbeanspruchungen zu einer maßgeblichen Werkstoffermüdung in hochbeanspruchten Bereichen und bei einer gewichtsoptimierten Auslegung zu einer Begrenzung der Lebensdauer. Bemessungsregeln für die ermüdungsgerechte Auslegung von Stahlgussbauteilen existieren jedoch nicht. Durch den Einsatz von zerstörungsfreien Prüfverfahren (ZfP) können innere Fehler und Anrisse detektiert und der Rissfortschritt aufgezeichnet werden, um entscheidenden Beitrag zur Entwicklung neuer Bemessungs- und Bewertungsvorschriften für ermüdungsbeanspruchte Verbindungen aus Stahlguss zu leisten.
Die zerstörungsfreie Prüfung wird zur Qualitätssicherung von Großkomponenten bereits eingesetzt. Eine der aktuellen Herausforderungen besteht darin, lokalisierte, innenliegende Fehler zu bewerten und eine Abschätzung des unter Ermüdungsbeanspruchung auftretenden Risswachstums vorzunehmen. Hierzu gibt es bislang keine abgesicherte Methode.
Daher wurden zunächst in Vorversuchen verschiedene zerstörungsfreie Prüfverfahren auf ihre Eignung hin getestet, das Risswachstum während Dauerschwingversuchen zu verfolgen. Entsprechend der Ergebnisse wurde in einem zweiten Schritt die Vielzahl an ZfP-Methoden auf elektromagnetisch angeregten Ultraschall (EMUS), Schallemission (AE) und magnetischen Streufluss (MFL) reduziert. Durch die Anwendung des elektromagnetischen Ultraschalls in Transmission und die magnetische Streuflussmessung wurde der Rissfortschritt detektiert. Durch die Schallemissions-Messung wurde darüber hinaus noch eine grobe Lokalisierung des Risses erzielt. Dieser Ansatz einer hybriden Verfahrenskombination kann zukünftig als Basis einer Monitoring-Lösung zur Rissentstehungs- und Rissfortschrittserkennung dienen.
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| DGZfP 2019 Session: Schallemissionsprüfung | 2019-08 |
Optimierung der Oberflächenrissprüfung mit induktiv angeregter Thermografie durch neuartige Anregungsmodule A. Ehlen1 6, U. Netzelmann2 40 , B. Valeske2 29, M. Finckbohner2 5 1University of Applied Sciences (htw saar) 4, Saarbrücken, Germany 2Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany
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Die Zustandserfassung digitaler Produktinformationen ist essentiell für die Einbettung einer fortschrittlichen und produktionsbegleitenden Qualitätssicherung. Ein Beispiel ist die berührungslose Erfassung von Oberflächenrissen an Bahnrädern von Hochgeschwindigkeitszügen, mithilfe der bildgebenden, vollautomatisierbaren Induktions-Thermografie. Dieses Verfahren ermöglicht mittels intelligenter Signal- und Bildauswertung sowohl einen zuverlässigen und objektiven Nachweis von Oberflächenfehlern, als auch die Erstellung einer digitalen Ergebnisdokumentation.
Perspektivisches Ziel ist die Weiterentwicklung der induktiven Anregung durch die Einführung einer Mehrfrequenz-Spulen-Array-Technik. Hierfür müssen sowohl die Ansteuerung des Induktors, als auch die Bauform der Spule optimiert werden. Eine Spulen-Array-Anordnung erlaubt die Induktion eines rotierenden Wirbelstromfeldes in das zu prüfende (leitfähige) Material und damit die richtungsunabhängige Erfassung von Oberflächenrissen. Um das Potential der gewonnenen Mehrinformationen zu nutzen, werden darüber hinaus neue Algorithmen zur automatisierten Signal- und Bildauswertung inklusive Segmentierung, Klassifizierung und Fehlererkennung benötigt. Die Verwendung unterschiedlicher Anregungsfrequenzen und der Einsatz intelligenter Auswertealgorithmen ermöglicht eine verbesserte Detektion von Oberflächenfehlern. Die so gewonnenen Informationen fließen abschließend als A Priori Wissen in die anschließenden Verarbeitungsschritte ein und können zur weiteren Optimierung des Produktionsprozesses genutzt werden.
In dieser Arbeit werden erste Erkenntnisse und Ergebnisse der Forschungsarbeit auch unter Zuhilfenahme von Simulationsmodellen vorgestellt.
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| DGZfP 2019 Session: Thermographie | 2019-08 |
Fortschritte für die quantitative ZfP mit aktiver Thermografie durch neue Rekonstruktionsmethoden D. Muller1 3, U. Netzelmann2 40 , S. Lugin2 15, B. Valeske2 29 1University of Applied Sciences (htw saar) 4, Saarbrücken, Germany 2Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany
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Die Rekonstruktion der Lage und Größe von inneren Fehlern und Strukturen in Werkstoffen aus zeitaufgelösten Thermografiedaten der Oberfläche ist eine Aufgabe, die im Vergleich zu anderen zerstörungsfreien Prüfverfahren bisher nur ansatzweise gelungen ist. Im höherdimensionalen Fall beschränken sich Rekonstruktionsversuche meist auf die gleichzeitige Bestimmung von Tiefenlage und Durchmesser von Flachbodenbohrungen bei bekannten Materialeigenschaften.
In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz für eine verbesserte Rekonstruktion von unbekannten Fehlern vorgestellt. Durch Einführung der self-referencing relative contrast" Methode, kann auf das erste a-priori Wissen des Referenzbereiches verzichtet werden. Weiterhin wurde ein einfaches neuronales Netzwerk zur Material Klassifizierung trainiert und erprobt. Ein wesentlicher Vorteil der Verfahren besteht darin, dass eine Reduzierung der zur Rekonstruktion benötigten a-priori Parameter durch die ergänzende Verwendung der angewandten Rekonstruktionsmethoden erreicht wird. Im Experiment wird die Blitzthermografie eingesetzt. Anwendungsperspektiven ergeben sich in der Rekonstruktion von unbekannten Fehlerarten vom Typ Risse, Korrosion und Pore/Lunker in zu prüfenden Bauteilen.
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| DGZfP 2019 Session: Thermographie | 2019-08 |
Ein portabler, vielfältig einsetzbarer 3D-Positionierer für Synthetik-Apertur-Ultraschallmessungen in der ZfP P. Groß1 2, A. Ihlow2 4, R. Böttcher2 6, S. Bessert3 13, R. Pandey2, J. Kirchhof3 4, F. Krieg3 4, F. Römer3 4, A. Osman3 15, G. Del Galdo2 4 1Prototyping & Engineering Philipp Groß, Ilmenau, Germany 2Institut für Werkstofftechnik; TU Ilmenau 27, Ilmenau, Germany 3Development Center X-ray technology (EZRT); Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany
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Präzise Ultraschallmessungen in der ZfP mit synthetischer Apertur erfordern Positioniertechnik mit Submillimeter-Genauigkeit. Dabei sollte der Positionierer möglichst flexibel für verschiedene Messaufgaben einsetzbar sein.
Für das Szenario eines in einer Flüssigkeit lagernden Prüfkörpers wird eine Lösung vorgestellt, die auf einen Behälter aufgesetzt werden kann und einen Scanbereich von 300 x 300 x 200 mm (X x Y x Z) bietet.
Die Ultraschallsonde wird dabei über das aus dem 3D-Drucker-Umfeld bekannte Delta-Prinzip bewegt. Zusätzlich ist eine programmierbare Neigung der Sonde in zwei Achsen mit bis zu +-30° möglich. Dies ermöglicht es, einer variablen Oberflächenkrümmung des Prüflings adaptiv zu folgen.
Angelehnt an einen Delta-3D-Drucker wurden für das Design des Positionierers hochwertige Materialien und Komponenten ausgewählt und zu einer neuartigen und besonders stabilen Konstruktion zusammengeführt: Die bei 3D-Druckern üblicherweise unten befindlichen Komponenten (Antriebe, Elektronik) wurden in den oberen Bereich verlagert. Unten wird die Konstruktion von einem massiven Aluminiumring getragen, durch den der Effektor mit der Messsonde in den Flüssigkeitsbehälter hineinbewegt werden kann.
Die Ansteuerung des Positionierers erfolgt mittels G-Code über eine USB-Schnittstelle.
Durch Einlegen eines Druckbetts in den unteren Ring und Austausch der Ultraschallsonde gegen einen 3D-Druckkopf kann der Positionierer leicht in einen 3D-Drucker umkonfiguriert werden. Die entsprechenden Komponenten sind vorhanden.
Mit 82 Zentimeter Durchmesser und etwa 1 Meter Höhe sowie Materialkosten von unter 2000 Euro bietet das vorgestellte Positioniersystem eine portable, preiswerte Lösung für Ultraschallmessungen mit synthetischer Apertur und Submillimeter-Genauigkeitsanforderungen.
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| DGZfP 2019 Session: Ultraschallverfahren (UT) | 2019-08 |
Qualitätssicherung in der Hybridguss-Fertigung F. Sukowski1 7, J. CLAUSEN1, F. Leinenbach2 2 1Development Center X-ray technology (EZRT); Fraunhofer Institute for Integrated Circuits (IIS) 184, Fürth, Germany 2Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany
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Im Leichtbau kommen zunehmend Hybridbauweisen aus Faserverbundwerkstoffen und Leichtmetallen zum Einsatz, welche Vorteile beider Werkstoffgruppen im Hybridmaterial vereinigen. Die Verbindungen werden meist geklebt oder genietet. Am Fraunhofer IFAM wurde in den letzten Jahren eine neuartige Fügetechnologie für verschiedene hybride Verbindungsarten im Druckguss bis zur Produktionsreife entwickelt.
Die Kombination von Druckgusslegierungen und Fasermaterialien oder Drähten eröffnet neue Potenziale für Bauteile in Leichtbauweise, wie sie Anwendungen in verschiedensten Branchen insbesondere Automotive sowie Luft- und Raumfahrt zunehmend erfordern. Bisher existierte jedoch noch kein Verfahren, das die zerstörungsfreie Qualitätsprüfung solcher Hybridbauteile zulässt was wiederum Voraussetzung für eine industrielle Umsetzung ist. Im Rahmen des Projektes »HyQuality Hybridguss-Fertigung mit standardisierter Qualitätssicherung« haben die Fraunhofer-Institute IIS/EZRT, IZFP und IFAM ihre jeweiligen Fachkompetenzen eingebracht, um gemeinsam entsprechende Methoden hierfür zu entwickeln. Ziel war es dabei eine produktionsintegrierte und zerstörungsfreie Inline-Prüfung zu erarbeiten, die sämtliche Fehlerarten in hybriden Bauteilen sichtbar und somit überprüfbar macht.
Die Prüfverfahren müssen nicht nur zerstörungsfrei, sondern auch prozessbegleitend, d.h. fertigungsintegriert, einsetzbar sein. Um die Kontaktfläche zwischen Faser-, Draht- oder Blechverstärkung und Gussmatrix genau zu erkennen und deren Qualität bewerten zu können, ist zudem eine hochauflösende Technologie erforderlich. Die beiden auf der Röntgentechnik basierenden Verfahren digitale Radioskopie und Computertomographie sowie Ultraschall, Thermographie und Wirbelstromprüfung sind Technologien, die in diesem Zusammenhang untersucht wurden. Um die Eignung der zerstörungsfreien Prüfmethoden zu bestimmen, wurden die im Projekt hergestellten Proben und Bauteile im Nachgang zerstört. Die Ergebnisse der zerstörenden Prüfung dienten dabei als Referenzergebnisse und wurden zum Vergleich mit den Ergebnissen der zerstörungsfreien Prüfung herangezogen.
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| DGZfP 2019 Session: Verbundwerkstoffe | 2019-08 |
 Fraunhofer IZFP at GIFA 2019: Robot-assisted sensor system for the quality monitoring of hybrid parts and components Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany NEWS
| NDT.net Journal
| 2019-07 |
 Material inspection made easy: Fraunhofer scientists develop universally applicable broadband eddy current electronics Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany NEWS
| NDT.net Journal
| 2019-05 |
Induction thermography on CFRP and the role of anisotropy U. Netzelmann1 40 , J. Guo2 3 1Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany 2School of Physical Science and Technology; Southwest Jiaotong University 37, Chengdu, China Infraread Testing (IRT)
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Experiments were performed by induction thermography on carbon fibre reinforced plates. Uni-axial, bi-axial materials as well as woven fabric were studied. The uni-axial material was investigated as a function of the fibre orientation angle and showed heating far away from the inductor and heating patterns with local minima. The occurrence of minima was explained by induction current cancellation effects. The experimentally measured thermal contrast patterns were confirmed by the results of numerical simulations. Fiber breakage could be detected better by induction thermography than by optically excited thermography.
| QIRT 2018 Session: Induction Thermography | 2019-05 |
Detection of surface cracks in metals under coatings by induction thermography Y. Wang1, X. Gao1 23, U. Netzelmann2 40 1School of Physics Science & Technology; Southwest Jiaotong University 37, Chengdu, China 2Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany Infraread Testing (IRT)
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The effect of non-metallic polymer coatings on the induction thermographic signal from metal surfaces with cracks was studied. Analytical calculations for the backward thermal wave propagation were performed both in the frequency and in the time domain. Numerical simulations were used to show the thermal patterns of cracks under coatings. Experiments were performed on coated samples with artificial cracks. The crack contrast was analysed under coatings of various thickness. The contrast in amplitude and phase is decreasing with coating thickness. The effect of infrared transparency of a model coating was shown in experiment.
| QIRT 2018 Session: Induction Thermography | 2019-05 |
Combining the spectral information of Dual-Band images to enhance contrast and reveal details S. Quirin1 , H. Herrmann2 15 1Saarland University 75, Saarbrücken, Germany 2Fraunhofer-Institute for Non-Destructive Testing (IZFP) 475, Saarbrücken, Germany Infraread Testing (IRT)
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A method to calculate an emissivity image out of two thermographic images taken at different wavelengths has been developed. Main part is a thermal pixel to pixel calibration to make measurements physically comparable. The new image shows enhanced contrast in several nondestructive testing situations and reveals details that could not be accessed in the input images. Examples for passive and active thermography are presented using an infrared dual-band camera working simultaneously in the MWIR and LWIR band. Reflection characteristics of CFRP and its components apparent in thermography have been compared with reflectance spectroscopy measurements.
| QIRT 2018 Session: NDT | 2019-05 |
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