LUPUS: Luftultraschallprüfsystem für die berührungslose, kontaminationsfreie Komponenten- und Bauteilprüfung

Moderne Strukturbauteile im Automobil- oder Flugzeugbau unterliegen extremen Anforderungsprofilen, die u. a. Gewichtsreduzierung bei gleichzeitig hervorragenden mechanischen Eigenschaften verlangen. Dies wird gefordert, um ein besseres Crashverhalten sowie gute Schwingungs-/Schalldämpfungseigenschaften sicher zu stellen. Um diese Anforderungen erfüllen zu können, bedarf es des Einsatzes neuartiger Werkstoffe (CFK, GFK, hochfeste Stähle), die oft in Kombination miteinander zu Hybridbauteilen gefertigt werden. 

Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) nimmt hierbei eine Schlüsselrolle ein: Fehler im Endprodukt können aufgrund der hohen Anforderungen zum Versagen führen und müssen sicher nachgewiesen werden. In diesem Bereich eingesetzte ZfP-Verfahren müssen daher über eine ausreichend empfindliche Fehlernachweisgrenze verfügen, daneben aber auch gut automatisierbar sein. Gleichzeitig dürfen sie den Werkstoff nicht beeinflussen. 

Eine vom Fraunhofer IZFP weiterentwickelte Technologie ist die Luftultraschallprüfung – ein Verfahren, das berührungslose Prüfung ohne Werkstoffkontamination erlaubt und gleichzeitig ein sehr gutes Fehlerauflösungsvermögen bietet. Somit entfallen die bei konventioneller Ultraschallprüfung notwendige Trocknung des Werkstücks nach der Prüfung sowie eine mögliche Schädigung durch eindringendes Koppelmittel.
 

Luftultraschallpulser LUPUS

Die Leistungsfähigkeit und Möglichkeiten der am Fraunhofer IZFP vorhandenen Ultraschallelektronik für konventionelle Prüfungen wurde mit bestimmten Spezifikationen für die Luftultraschallprüfung weiterentwickelt. Charakteristische Leistungsmerkmale des LUPUS-Systems betreffen die Zuführung sehr hoher Sendeleistungen sowie äußerst rauscharme Vorverstärkung. Alle notwendigen Funktionen sind über einen breiten Frequenzbereich von 50 kHz bis 10 MHz einsetzbar. LUPUS stellt damit ein maßgeschneidertes Prüfsystem für die Luftultraschallprüfung dar.
 

Eigenschaften und Vorteile

• Sender für Hochfrequenzanwendungen, 1 MHz - 10 MHz (max. 3 Burst), Wiederholrate bis 5 kHz je nach Frequenz, Burstanzahl und Impedanz des Prüfkopfes
• Sender für Niederfrequenzanwendungen, 50 kHz - 1,2 MHz (max. 8 Burst), Wiederholrate bis 5 kHz je nach Frequenz, Burstanzahl und Impedanz des Prüfkopfes
• Rauscharme Vorverstärkung bis 40 dB
• Verstärkungsbereich bis 85 dB
• 8 analoge Bandpassfilter
• Anschluss von externen Filtern möglich
• Schnelle Datenaufnahme (240 MS/s)
• Bis zu 512 Mittelungen im FPGA
   

Einsatzgebiete

Anwendungsgebiete für LUPUS finden sich überall dort, wo eine berührende Prüfung nicht oder nur mit hohen Kosten durchgeführt werden kann und eine ausreichende Zugänglichkeit für die Luftultraschallsensorik zur Verfügung steht. Weiterhin stellt LUPUS eine nach Kundenwunsch anpassbare Technologie dar.

• Fehlerprüfung
  • Abbildende Fehlerprüfung: Poren, Delaminationen, Inhomogenitäten, Wrinkles (laterale Auflösung: ~ 1mm)
  • Topographievermessung: Höhenprofile als Amplitudenkontrast / Höhenprofile als Absolutwerte (≤ 0,1 mm)
  • Akustische Emissionsanalyse
• Forschungs- und Entwicklungsprojekte
  • Maßgeschneidert erweiterbar auf spezielle Prüfprobleme (z. B. Integration von weiteren Sendestufen zur Prüfung mit Luftultraschallarrays)

 

Flyer »LUPUS«