Röntgenstrahlen für die zerstörungsfreie Prüfung in der Luftfahrt
Kohlefaserverstärkte Polymere oder Kunststoffe (CFK) sind leichte, hochfeste Materialien, mit der die Luftfahrtindustrie den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen reduzieren konnte, ohne Kompromisse bei der Leistung einzugehen. In der Tat soll die nächste Generation von Flugzeugen zu mehr als 50% aus Verbundmaterialien bestehen. Immer mehr Komponenten können aus diesen Materialien hergestellt werden, unter anderem Konstruktionen von komplexer Form und innere Strukturen. Dank des EU-finanzierten Projekts QUICOM (Quantitative inspection of complex composite aeronautic parts using advanced X-ray techniques) gibt es bald eine revolutionäre Technologieplattform für die zerstörungsfreie Prüfung von Luftfahrt-Komponenten. Viel etwa ein Arzt Röntgenbilder für die Diagnose verwendet, können auch Ingenieure damit die innere Struktur eines Bauelements charakterisieren. Die Wissenschaftler dieses Projekts haben optimierte Bildaufnahme- und Bildverarbeitungsverfahren entwickelt, mit denen sich die Poren, Fasern und Matrixkomponenten der Komposite analysieren lassen. Darüber hinaus schufen sie Simulationsszenarien für kleine, hochvolumige CFK-Bauteile, um die einzelnen Merkmale wie unter anderem Poren, Harz, Fasern und Delamination darzustellen. Eine große Vielzahl von CT-Techniken wurde untersucht, um detaillierte Informationen über die Eigenschaften der Materialien und Komponenten zu liefern. Dazu gehörten roboterbasierte CT, integrierte CT mit schneller Verarbeitung, Multi-Energie-CT und hochauflösende CT sowie fortschrittliche Röntgentechniken. So wurde beispielsweise die Einzelphotonendetektion erfolgreich eingesetzt, um präzise Bilder von Kompositen mit metallischen Einlagen sowie Sandwich-Strukturen mit Metallkernen zu erhalten. Auch wurden große und komplexe CFK-Teile modelliert. Eine neue Methode zur Berechnung der absoluten Porosität von Kompositen, ohne Referenzproben zu verwenden, wurde ebenfalls entwickelt. Schließlich wurden zwei unterschiedliche Wege zur Analyse und Visualisierung der Ergebnisse entwickelt und bewertet. Das Projektkonsortium verwendete die QUICOM-Technologieplattform erfolgreich entsprechend der Spezifikationen und demonstrierte am Ende des Projekts die Funktion ihrer verschiedenen Aspekte. Die verschiedenen Techniken werden eine eingehende Prüfungs- und Verfeinerungsphase durchlaufen, um das Potenzial für den täglichen industriellen Einsatz zu bewerten und zu verbessern. Von der QUICOM-Technologieplattform wird erwartet, dass sie die zerstörungsfreie Prüfung von CFK-Composites revolutioniert. Der kostengünstige und schnelle Zugang zu detaillierten und zerstörungsfreien 3D-Charakterisierungen wird die EU-Luftfahrtindustrie zu neuen Höhen führen.
Schlüsselbegriffe
Röntgenstrahlen, zerstörungsfreie Prüfung, Luftfahrt, CFK, Technologieplattform, QUICOM
