14.05.2020 – Kategorie: Fertigung & Prototyping

Vom Induktionskochfeld zur automatisierten Wirbelstromprüfung von CFK

Wirbelstromprüfung eines FaserverbundkunststoffsQuelle: FSKZ e. V.

Die Hochfrequenz-Wirbelstromprüfung eignet sich auch für die Qualitätssicherung von Werkstoffen mit einer relativ geringen elektrischen Leitfähigkeit wie beispielsweise kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK). Nun wird eine Systematik für die automatisierten Einsatz des Verfahrens an Leichtbaukomponenten entwickelt.

  • Die Wirbelstromprüfung ist ein etabliertes, berührungsloses elektromagnetisches Prüfverfahren für elektrisch leitfähige Werkstoffe.
  • Die Hochfrequenz-Wirbelstromprüfung ermöglicht auch die Qualitätssicherung von Werkstoffen mit einer relativ geringen elektrischen Leitfähigkeit wie beispielsweise kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK).
  • Bisher mangelt es an Richtlinien für die Prüfung und die Grenzen des Verfahrens in Abhängigkeit von Typ, Orientierung und Größe des Defekts.
  • Im Rahmen eines Kooperationsprojekts wird eine Systematik für die automatisierte Hochfrequenz-Wirbelstromprüfung an Leichtbaukomponenten entwickelt.

Das Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart und das Kunststoff-Zentrum SKZ forschen im Rahmen eines von der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) geförderten Kooperationsprojekts an der Automatisierung der Wirbelstromprüfung für kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK).

Bei der Wirbelstromprüfung handelt es sich um ein etabliertes, berührungsloses und weit verbreitetes elektromagnetisches Prüfverfahren für elektrisch leitfähige Werkstoffe. Durch eine Erweiterung des Frequenzbereichs auf bis zu 100 MHz ermöglicht die Hochfrequenz-Wirbelstromprüfung auch die Qualitätssicherung von Werkstoffen mit einer relativ geringen elektrischen Leitfähigkeit wie beispielsweise kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK). Obwohl das Verfahren bereits vereinzelt an CFK eingesetzt wird, existieren bislang kaum Richtlinien für die Prüfung und die Grenzen des Verfahrens in Abhängigkeit hinsichtlich des Typs, der Orientierung und der Größe des Defekts.

Systematik für Wirbelstromprüfung an Leichtbaukomponenten

Im Rahmen eines IGF-Vorhabens wird eine Systematik für die automatisierte Hochfrequenz-Wirbelstromprüfung an Leichtbaukomponenten entwickelt. Es bietet damit eine Plattform für weitere Richtlinien und normungsrelevante Aktivitäten. Die Wirbelstromprüfung erfordert als nicht direkt bildgebendes Verfahren viel Erfahrung in der Interpretation der Prüfergebnisse. Gleichzeitig wird die Auswertung der Prüfergebnisse durch Artefakte, die sich bei realen Bauteilen nicht verhindern lassen, zusätzlich erschwert. Daher soll das Verfahren im Rahmen des Forschungsprojekts hinsichtlich Durchführung und Auswertung auch für komplexe Bauteilgeometrien automatisiert werden.

Neben der Qualitätssicherung in der Großserienproduktion kann ein derartiges System für regelmäßige Inspektionen in unterschiedlichsten Bereichen – von der Automobilindustrie über die Luftfahrt bis hin zur Prüfung hochwertiger CFK-Fahrradrahmen – eingesetzt werden. Mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate des Bedarfs von mehr als 12 Prozent seit 2010 gewinnen CFK zunehmend vor allem im Bereich der Mobilität an Bedeutung. Das im Rahmen des IGF-Projekts (01. 01. 2019 bis 31. 12. 2020) zu entwickelnde System adressiert den damit einhergehenden steigenden Bedarf an zuverlässigen und schnellen Prüfverfahren.

Allen Firmen, die ein potenzielles Interesse an diesem Projekt haben, wird die Möglichkeit geboten, kostenlos und unverbindlich an dieser Entwicklung teilzuhaben.

Bild oben: Automatisierte Wirbelstromprüfung eines Faserverbundkunststoffs mit innenliegender Delamination, die im Prüfergebnis farblich kodiert visualisiert werden konnte (Ausschnitt vergrößert). Bildquelle: FSKZ e. V.

Weitere Informationen zum IKT unter www.ikt.uni-stuttgart.de sowie zum SKZ unter www.skz.de.

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