Werkstattgerechte Schadensanalyse in CFK-Strukturbauteilen mit optisch georteter Ultraschallmesstechnik

Meer over het boek

Der globale Umsatz carbonfaserverstärkter Kunststoffe (CFK) wächst weiterhin jährlich im zweistelligen Prozentbereich, wobei die Luft- und Raumfahrt- sowie die Automobilindustrie die Haupttreiber sind. CFK, als Verbundwerkstoffe, bestehen aus hochfesten Fasern in einer Polymermatrix und bieten Vorteile in Bezug auf Gewicht, Steifigkeit und Festigkeit. Eine zentrale Herausforderung ist die Sicherstellung der Festigkeit, da CFK Schadensbilder aufweisen, die schwer zu erkennen sind und bei herkömmlichen Materialien unbekannt bleiben. Es fehlen Messkonzepte zur Detektion, Lokalisierung und Quantifizierung dieser Schäden. Die Dissertation adressiert dieses Defizit durch die Entwicklung eines optisch georteten Ultraschallmesssystems, das eine neuartige Kombination und Echtzeit-Synchronisierung eines Phased-Array-Ultraschallmesssystems mit einem kamerabasierten Ortungssystem nutzt. Die Auswertung der Messdaten erfolgt durch Modellierung der Schallintensitätsverteilung, innovative Peak-Detektionsverfahren und 3D-Rekonstruktion. Eine umfassende Messunsicherheitsanalyse wird in drei Schritten durchgeführt, wobei spezifische Versuchsaufbauten zur Untersuchung der Einflussfaktoren auf den Messprozess verwendet werden. Zudem wird eine Methode entwickelt, um die Messunsicherheit durch die Kombination von Ultraschall- und optisch erfassten Oberflächenmessdaten zu reduzieren, was den Praxiseinsatz optimiert.