JR-Center for Thermografische zerstörungsfreie Prüfung von Verbundwerkstoffen

Dieses JR-Zentrum erforscht Methoden zur zerstörungsfreien Prüfung von Verbundwerkstoffen, die durch ihre heterogene Zusammensetzung eine besondere Herausforderung darstellen. Mögliche Anwendungsgebiete sind die Luftfahrt- und Automobilindustrie.

Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) ermöglicht eine Beurteilung des Zustandes von Materialien und Bauteilen in Bezug auf deren Material- und Geometrieeigenschaften, ohne diese dabei zu beeinflussen. Durch eine frühzeitige Identifizierung von Fehlstellen können schwerwiegende Schädigungen im Bauteil vermieden werden. Die aufkommende Methode der thermografischen ZfP besitzt das Potential, Fehlstellen frühzeitig und effizient zu detektieren. Die wesentlichen Eigenschaften der thermografischen ZfP sind die berührungslose thermische Anregung und Messdatenerfassung, die Möglichkeit der schnellen Prüfung von großen Flächen und die Bestimmung von thermischen Eigenschaften und Grenzflächen von Materialien.

Das Hauptziel des JR-Zentrums ist die Weiterentwicklung der thermografischen ZfP in Hinblick auf die Detektion und Identifizierung von Fehlstellen in Verbundwerkstoffen während der Herstellung und in der Instandhaltung. Eine große Herausforderung für die modellbasierte Rekonstruktion von Fehlstellen und Schädigungen ist die heterogene Materialstruktur von Verbundwerkstoffen. Die Kombination von Mega-Pixel Infrarotkameras, örtlich und zeitlich modulierter optischer Laseranregung und mehrdimensionalen Rekonstruktionsverfahren sollen die Anwendungsgebiete, speziell in Bezug auf die Luftfahrt- und Automobilindustrie, erweitern. Grundsätzliche Anforderungen für die Identifizierung von Fehlstellen sind mathematische Modelle, welche den Wärmetransport in Verbundwerkstoffen auf unterschiedlichen Längenskalen beschreiben, sowie das Design eines optimalen Experiments für die Bestimmung von unbekannten Material- und Fehlereigenschaften. In Zukunft sollen thermografische ZfP Methoden für die Bestimmung des Materialzustands und für die Abschätzung der Lebensdauer des Bauteils verwendet werden können.