Introduction
Verbundwerkstoffe werden in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbereich, in der Energiebranche und anderen Hochleistungsindustrien häufig eingesetzt, da sie leicht und gleichzeitig stabil sind. Dennoch können selbst die hochwertigsten Verbundwerkstoffe versteckte Mängel wie Risse, Delaminationen oder Hohlräume aufweisen, die die Struktur schwächen. Zerstörungsfreie Prüfungen (ZfP) ermöglichen die Erkennung dieser Fehler, ohne das Material zu beschädigen.
Table of Contents
3D-Röntgen-CT-Scan einer Verbundstruktur, der interne Lagen und Hohlräume zeigt, die bei einer Sichtprüfung nicht erkennbar sind.
Häufige Fehler in Verbundwerkstoffen
Verbundwerkstoffe können verschiedene Arten verborgener Probleme entwickeln, darunter:
- Delamination und Ablösung – Schichten trennen sich voneinander oder vom Kern.
- Hohlräume oder Lufttaschen – Kleine leere Räume im Material, die die Festigkeit verringern.
- Risse oder Faserbeschädigungen – Kleine Brüche, die sich im Laufe der Zeit ausbreiten können.
- Schlag- oder Aufprallschäden – Verborgene Schäden durch Stöße oder Kollisionen.
- Faserfehlstellung oder ungleichmäßige Matrix – Unregelmäßigkeiten die die Leistung beeinträchtigen.
Da diese Fehler häufig innerhalb des Materials auftreten, reichen einfache Sichtprüfungen nicht aus. Fortgeschrittene ZfP-Techniken sind erforderlich, um sie aufzudecken.
Wie ZfP verborgene Fehler erkennt
Es gibt mehrere ZfP-Methoden, die sich gut für Verbundwerkstoffe eignen:
- Sichtprüfung – Der erste Schritt in der ZfP, um Oberflächenfehler wie Kratzer, Falten oder sichtbare Risse zu identifizieren.
- Ultraschallprüfung – Verwendet hochfrequente Schallwellen, um interne Fehler wie Delaminationen, Risse oder Hohlräume zu erkennen, und kann detaillierte Strukturkarten erstellen.
- Röntgen- und CT-Scans – Ermöglichen die Visualisierung interner Strukturen und die Erkennung verborgener Hohlräume, ungleichmäßiger Faserverteilung oder interner Risse.
- Thermografie – Erkennt Untergrundfehler wie Delaminationen oder Ablösungen, indem der Wärmefluss durch das Material analysiert wird.
- Optische Verfahren (z. B. Shearografie) – Messen sehr kleine Verformungen eines Materials unter Belastung und machen so verborgene Fehler sichtbar.
- Akustische Emissionsprüfung – Überwacht ein Material in Echtzeit, um Risse oder Faserbeschädigungen während ihres Entstehens zu erkennen.
Oft wird eine Kombination dieser ZfP-Methoden eingesetzt, um eine umfassende Beurteilung des Materialzustands zu erhalten. Beispielsweise können Sichtprüfung und Thermografie potenzielle Problemstellen identifizieren, die anschließend mit Ultraschallprüfung oder Röntgen-/CT-Scans detaillierter untersucht werden.
Warum Verbundwerkstoffe schwierig zu prüfen sind
Im Gegensatz zu Metallen bestehen Verbundwerkstoffe aus Lagen von Fasern und Harz, manchmal mit Kernen oder Wabenstrukturen. Das macht sie zwar stark, aber auch schwer zu inspizieren. Fehler können tief im Material verborgen sein, und unterschiedliche Lagen beeinflussen, wie sich Schall oder Wärme durch das Material bewegt. Daher sind fortgeschrittene ZfP-Techniken für genaue Ergebnisse unerlässlich.
Bei XRAY-LAB bieten wir umfassende ZfP-Dienstleistungen sowohl für geschweißte Bauteile als auch für Verbundwerkstoffe an. Wir unterstützen Hersteller dabei, verborgene Fehler zu erkennen, um sicherzustellen, dass Hochleistungsstrukturen sicher, langlebig und zuverlässig sind. Ob während der Produktion, Wartung oder Qualitätsprüfung – unser Team liefert präzise, zerstörungsfreie Bewertungen.
Häufig gestellte Fragen
Welche häufigen Fehler treten in Verbundwerkstoffen auf?
Delamination, Hohlräume, Risse, Faserfehlstellungen und Schlag- bzw. Aufprallschäden gehören zu den häufigsten verborgenen Fehlern in Verbundwerkstoffen.
Welche ZfP-Methoden eignen sich am besten zur Erkennung von Delamination?
Ultraschallprüfung und Thermografie sind besonders effektiv bei der Erkennung von Delaminationen. Optische Verfahren wie Shearografie können ebenfalls potenzielle Problemstellen aufzeigen.
Können Röntgen- oder CT-Scans interne Fehler erkennen?
Ja, Röntgen- und CT-Scans können interne Hohlräume, ungleichmäßige Faserverteilungen und Risse sichtbar machen, die von außen nicht erkennbar sind.
Was sind die Grenzen der Thermografie?
Thermografie eignet sich gut zur Erkennung oberflächennaher oder flacher Fehler, kann jedoch tieferliegende Fehler in dicken Bauteilen übersehen. Umweltfaktoren wie Umgebungstemperatur und Luftströmung können die Ergebnisse ebenfalls beeinflussen.
Warum mehrere ZfP-Methoden kombinieren?
Keine einzelne Methode kann alle Fehlerarten erkennen. Die Kombination verschiedener ZfP-Techniken ermöglicht eine umfassendere Beurteilung und erhöht die Wahrscheinlichkeit, verborgene Fehler zuverlässig zu identifizieren.
