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Auszeichnung Mehr Durchblick bei aktiver Thermographie

Quelle: IKT 2 min Lesedauer

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Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

Auf der diesjährigen Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) in Berlin wurden zwei Wissenschaftler vom Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart ausgezeichnet. Der Science Award Young Researchers ging an M.Sc. Julian Würthner für seine Arbeit über Luftultraschall-Polarscans von Faserkunststoffverbunden. Den Science Award durfte Dr.-Ing. Johannes Rittmann entgegennehmen.

Die auf der Jahrestagung der DGZfP geehrten IKT-Forscher M.Sc. Julian Würthner, links, und Dr.-Ing. Johannes Rittmann, rechts(Bild: IKT)
Die auf der Jahrestagung der DGZfP geehrten IKT-Forscher M.Sc. Julian Würthner, links, und Dr.-Ing. Johannes Rittmann, rechts
(Bild: IKT)

Bei Polarscans werden Ultraschall-Emitter und -Messkopf von Robotern kreisförmig über einen Punkt der Materialprobe geführt – in definierten Winkeln und im Abstand von wenigen Millimetern. Julian Würthner hat in seiner Arbeit über Luftultraschall-Polarscans von Faserkunststoffverbunden („Untersuchung zur Realisierung von luftgekoppelten Ultraschall-Polar-Scans“) untersucht, ob man über das Ausbreitungsverhalten von akustischen Wellen im Material Aufschluss über die richtungsabhängige (anisotrope) Steifigkeit eines Werkstücks erhalten kann. Er konnte zeigen, dass anhand der Amplitude des rückseitig empfangenen Ultraschallsignals, aufgetragen in einem Polarkoordinatensystem, tatsächlich Rückschlüsse auf die Anisotropie des Werkstoffs möglich sind. Grundsätzlich stimmen seine Resultate, bei denen der Wissenschaftler auf das Koppelmittel verzichten konnte, mit Literaturergebnissen überein, die „klassisch“ im Wasserbad gemessen wurden.

Materialfehler in Kunststoffbauteilen noch besser aufspüren

Bei der aktiven Thermographie nutzt man Infrarot-Strahlung, um Materialfehler in Kunststoffbauteilen aufzuspüren. Versteckte Fehlstellen verraten sich dann, indem sie einen Teil der eingestrahlten Wärme reflektieren. Leider liefert das schon länger bekannte Verfahren oft unscharfe Bilder, weil größere Wärmemengen im Werkstoff dissipiert werden. Preisträger Johannes Rittmann setzte ihm praktisch eine „Brille“ auf, indem er über einen Infrarot-Beamer die aufgebrachte Wärme an heißen Stellen der Probe gezielt reduziert und an kälteren Stellen erhöht – so lange, bis auf der Bauteiloberfläche nur noch eine einheitliche Temperatur vorherrscht. Damit verfügt der Computer, der die Beleuchtung steuert, über ein sehr genaues Abbild des Schadens – weil er über die eingetragenen Energiemengen exakt Buch führt und die Fehlstellen im Werkstück kaum noch überschüssige Wärme an benachbarte Bereiche abgeben. Damit kann der Rechner ein wirklichkeitsnäheres Bild des Schadens erzeugen. Gleichzeitig kann er die Messung selbsttätig einregeln und das bereits gute Bild mit Hilfe von künstlicher Intelligenz nochmals nachschärfen.

Damit konnte Johannes Rittmann die Auflösung der Thermographie im Vergleich zum klassischen Verfahren mehr als verdoppeln. Die Arbeit wurde auch in den Scientific Reports des renommierten Wissenschaftsmagazin Nature publiziert.

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