Prüfprozesse zum Serieneinsatz

Werkstoffe für belastete Bauteile müssen getestet werden. Effiziente Prüfmethoden werden auf der Composites Europe (6.-8.11.2018 in Stuttgart) vorgeführt.

In der Luftfahrt- und Automobilindustrie müssen insbesondere hochbelastete Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen zahlreiche Tests bestehen. An die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung wie Ultraschall, Thermografie, Shearografie, Röntgen oder Computertomografie werden hohe Anforderungen gestellt.

Besonders die Automobilindustrie muss Prüfprozesse qualifizieren, mithilfe derer eine vollständige Materialcharakterisierung und Fehlersuche zerstörungsfrei und mit vertretbarem Zeit- und Kostenaufwand erfolgen können.

In Deutschland arbeiten Forschungseinrichtungen an der Entwicklung geeigneter Methoden. So hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) ein Thermografiesystem zur Inspektion von CFK und GFK entwickelt, das modular aufgebaut ist. Verborgene Strukturen oder Defekte verändern den zeitlichen Temperaturfeldverlauf und werden dadurch mit Phasenbildern der Lock-in-Thermografie erkannt. Mit der Methode lässt sich bei realen Bauteilen ein breites Spektrum an Fehlern feststellen: fehlende Schichten, Einschlüsse, Verklebungen, Ablegefehler, Delaminationen, Poren oder Lunker und vieles mehr. Auch Lageverschiebung und Wellenbildung im Inneren (Ondulation) oder fehlendes Harz beziehungsweise keine Aushärtung (Trockenstellen) werden erkannt.

Ein anderes Beispiel ist ein System zur mikrowellenbasierten Prüfung von GFK-Blattfedern von der Hochschule Magdeburg-Stendal, der FI Test- und Messtechnik sowie IFC Composite. Das Prüfsystem erlaubt eine 110-%-Prüfung in der Produktionslinie innerhalb von circa 60 s. Über die Untersuchung von Blattfedern hinaus sehen die Entwickler einen Einsatz bei Rotorblättern von Windkraftanlagen oder Verklebungen von GFK-Rohren.

Die Anwendungen zeigen, dass die Compositeindustrie eigene Tests entwickeln muss. Ein weiteres Beispiel hierfür ist das Prüflabor des Süddeutschen Kunststoff-Zentrums (SKZ), wo neben thermoplastischen auch faserverstärkte Kunststoffe geprüft werden. Dazu zählen Methoden wie Barcol-Härteprüfung, Biege- und Zugprüfungen an Laminaten sowie die Bestimmung des Glasfaser- und Mineralstoffgehalts.

mg