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FP7

QUALITI — Ergebnis in Kürze

Project ID: 222476
Gefördert unter: FP7-SME

Mehr Sicherheit für kritische Flugzeugbauteile

Titan und seine Legierungen zählen im Luft- und Raumfahrtsektor zu den bevorzugten Materialien für Strukturbauteile. EU-finanzierte Wissenschaftler entwickelten bislang noch fehlende zerstörungsfreie Prüfverfahren (ZfP) auf oberflächenoffene Fehler, die Leben retten könnten.
Mehr Sicherheit für kritische Flugzeugbauteile
Titan und seine Legierungen haben hohe Festigkeits-/Gewichtsverhältnisse und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit zu bieten. In Anbetracht des zusätzlichen Vorteils, extremen Temperaturen standhalten zu können, ist Titan besonders gut für SSI-Anwendungen (structurally significant item) im Luftfahrtsektor geeignet.

Die derzeit üblichen zerstörungsfreien Prüfverfahren zur Bewertung der Titanknüppel, aus denen die Bauteile geformt werden, sind jedoch mit mehreren Problemen behaftet. Sie sind teuer und kompliziert, erfordern Vorkenntnisse über die Materialeigenschaften und eine extrem präzise Prüfkopfpositionierung. Daraus resultieren Schwierigkeiten für die zahlreichen kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) dieses Bereichs in Bezug auf den Wettbewerb mit größeren Herstellern. Überdies verfügen sie über eine geringe Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit, so dass sogar den großen Herstellern schon Qualitätsmängel mit katastrophalen Folgen durchgegangen sind.

Das von der EU geförderte Projekt QUALITI entwickelte eine zerstörungsfreie Prüftechnologie, die zur Anwendung während der Fertigung von Titankomponenten für den Luft- und Raumfahrtsektor geeignet ist. Die Technologie setzt eine Kombination aus zwei zerstörungsfreien Prüfverfahren ein. Die Prüfköpfe für die Phased-Array-Ultraschallprüfung (Phased-array ultrasonic testing, PAUT) erkennen Defekte innerhalb des Knüppelvolumens, indem man Informationen von einer Anzahl von Ultraschallstrahlen zusammenstellt und eine Strahlsteuerung zur Unterstützung der Korrektur von Fehlausrichtungen anwendet. Die Leistung gleicht der einer in der Industrie üblichen Standardultraschallprüfung oder ist sogar besser.

Einschränkend wirkt sich aus, dass die beiden Systeme nicht die sogenannte Ultraschall-Totzone bewerten können. Die Signale dieser Region unter der Oberfläche des Prüfobjekts werden durch starke Grenzflächenechos durcheinandergebracht. Um diese Einschränkung zu umgehen, wendet man beim QUALITI-System eine Wirbelstrominspektion an, die auf Elektromagnetismus beruht. Eine Spule mit Wechselstrom, nahe an der Oberfläche angeordnet, erzeugt ein sich veränderndes Magnetfeld, in dessen Nähe Wirbelströme erzeugt werden. Die Änderungen in den Wirbelstromeigenschaften geben dann Auskunft über die vorhandenen Defekte.

Die automatisierte Wirbelstromtechnologie ist im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung von Titan für SSI im Luftfahrtsektor geradezu revolutionär. Das kombinierte QUALITI-System bietet nun eine umfassende Mängelerkennung für Titanknüppel, die während der Fertigung Oberflächendefekte erleiden können. Es sind erhebliche Auswirkungen auf die Sicherheit und die Betriebskosten der Fluggesellschaften, auf Rentabilitätsfragen bei den Titanherstellern und sogar in Hinsicht auf den erweiterten Einsatz von Titan zu erwarten, da nun eine zuverlässige Fehlererkennung möglich ist.

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