Zerstörungsfreie Prüfung

Ultraschallverfahren

Ultraschall ist eines der am häufigsten eingesetzten Verfahren in der zerstörungsfreien Prüfung. Das Fraunhofer IKTS verbindet langjährige Erfahrungen in der Materialprüfung mit unikalen Kompetenzen im Bereich der Ultraschalltechnologien. Als Entwickler für industrielle Ultraschall-
Prüfsysteme bietet das Fraunhofer IKTS Sensoren, Prüfelektronik, Software, Simulations- und Modellierungsdienstleistungen sowie ein Akkreditiertes Prüfzentrum zur Validierung und Verifizierung von Ultraschallverfahren – ein echter One-Stop-Shop für Ultraschall.

© Fraunhofer IKTS

Mikroformgebung von feinskaliger Piezokeramik für hochfrequente Ultraschallwandler.

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Schallemissionssensor für die aktive und passive Strukturüberwachung.

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Ultraschallprüfgerät PCUS® pro Multi für die automatisierte Prüfung.

Ultraschallsensoren

Herzstück eines jeden Prüfsystems sind die Sensoren. Das
Fraunhofer IKTS entwickelt Sensoren, die an die jeweiligen
Geometrien, Materialien und akustischen Parameter optimal
angepasst sind.

Technische Details

  • Hochleistungsultraschallwandler zur Applikation an Faserverbundwerkstoffen (hoch- und niederfrequent, fokussiert/nicht fokussiert, Einzelelement bzw. segmentiert)
  • Dice-and-Fill-Komposite
  • Soft-Mold-Komposite für Frequenzbereiche von 5 bis 30 MHz, max. Wandlerabmessung 10 x 10 mm
  • Siebgedruckte Ultraschallwandler für kompakte Sensorsysteme in Serienfertigung von 5 bis 30 MHz, max. Wandlerabmessung 100 x 100 mm
  • Fokussierte Ultraschall-Phased-Array-Prüfköpfe
  • Hochempfindliche Phased-Array-Prüfköpfe
  • Hochfrequenz-Prüfköpfe (100 bis 250 MHz)
  • Hochtemperatur-Prüfköpfe (bis 200 °C)
  • Schallemissionssensoren

 

Ultraschallelektronik

Um die maximale Leistung der Sensorik auszunutzen, stellt das Fraunhofer IKTS mit der PCUS® pro-Gerätefamilie eine leistungsfähige modulare Elektronik zur Verfügung. Das Portfolio reicht vom einfachen Ultraschall-Handprüfsystem bis zum automatisierten Ultraschall-Prüfsystem.

Technische Details

  • Modular einsetzbar und kundenindividuell anpassbar
  • Kompakt und energieeffizient
  • Erfüllt die jeweils relevanten Teile der Ultraschallnorm DIN EN 12668
  • Für Einzelschwinger, Ein- und Mehrkanal-Prüfelektronik bis hin zu Arrays (bis 128:128) geeignet

 

Ultraschallsoftware

Software ist zum elementaren Bestandteil bei der Entwicklung von Prüfsystemen im industriellen Umfeld geworden. Sie muss innovativ und schnell verfügbar sein, ohne an Flexibilität für zukünftige Änderungen und Erweiterungen zu verlieren. Die PCUS® pro Lab ist eine modulare Software-Suite, die angepasst auf die jeweilige Prüfaufgabe schnell und flexibel Lösungen anbietet. Die Software unterstützt die Erstellung von Parametrierungen für die Aktorik- und Sensoriksteuerung, Visualisierung und Auswertung. Im flexibel anpassbaren Revisionssystem erfolgt die Organisation und Verwaltung der Daten. Darüber hinaus lässt sie sich im Kontext von Industrie 4.0 vollständig in bestehende Fertigungskonzepte integrieren.

 

Technische Details

  • Intuitive Bedienung durch eine moderne, zugängliche und leicht anpassbare Benutzeroberfläche
  • Professionelle Umsetzung von kundenspezifischen Anforderungen durch modulares Konzept im Bereich Parametrierung, Prüfablauf und Analyse
  • Abbildung komplexer Prüfanforderungen an beliebigen Geometrien
  • Echtzeit-Darstellung der Volumenbilder während der Datenaufnahme

 

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Mobiles Prüfsystem für Radsatzwellen mit Längsbohrung mit Elektronik und Software des Fraunhofer IKTS (Quelle: Arxes-Tolina).

Simulation und Modellierung

Zur Optimierung von Ultraschall-Prüfsystemen sowie zur Entwicklung neuer Messansätze sind Simulationstechniken heute essenziell. Sie erlauben es, die physikalische Plausibilität des Verfahrens zu prüfen sowie die bestmöglichen Mess- und Prüfkopfparameter zu ermitteln, noch bevor der erste Messaufbau tatsächlich realisiert wird. Dies spart Zeit und Geld bei der Entwicklung und führt zu Prüfsystemen mit deutlich verbesserten Leistungsparametern.

Technische Details

  • Eigenentwickelte numerische Ultraschall-Solver (EFIT)
  • Wellenphysikalische Simulation
  • Berücksichtigung von Beugung, Interferenz, Modenumwandlung, Mehrfachstreuung etc.
  • Isotrope und anisotrope, homogene und heterogene Materialien
  • Festkörper und fluide Medien
  • 2D- und 3D-Modelle
  • Zeitsignale, Wellenfrontschnappschüsse, Videoanimationen

Leistungsangebot

  • Entwicklung von kundenspezifischen Sensoren
  • Vermessung und Charakterisierung von Prüfköpfen
  • Entwicklung von Software für Spezialanwendungen bis hin zu kompletten DIN EN 12668-konformen Prüfsystemen
  • Entwicklung von Prüfelektronik für einfache Handprüfsysteme bis zu automatisierten Ultraschallprüfsystemen
  • Entwicklung von anwendungsspezifischen Simulationstools
  • Wissenschaftliche Beratung mit simulationsgestützten Machbarkeits- und Optimierungsstudien
  • Ergebnisinterpretation
  • Demonstration und Schulung