Terahertz-Bildgebung für Flugzeugkomposite
Jüngste Entwicklungen bei den Terahertz-Systemen, die Frequenzen zwischen dem Mikrowellen- und Infrarotbereich erzeugen, haben vielversprechende Potenziale zur Bildgebung bei Kompositmaterialien aufgezeigt, da sie bei diesen Frequenzen transparent sind. Die EU-Finanzhilfen des Projekts "Development and optimization of THz NDT on aeronautics composite multi-layered structure" (DOTNAC) ermöglichten die Bereitstellung von zwei neuen Systemen zur Prüfung von Glasfaserlaminaten bzw. Kompositstrukturen. Die Terahertz-Systeme mit gepulsten und kontinuierlichen (Dauerstrich-) Wellen wurden mittels eines zweidimensionalen Scanners zur Stichprobenprüfung und anhand einer dreidimensionalen Plattform zur Inspektion realer Flugzeugkomponenten getestet. Überdies wurden alle Proben zum Vergleich mit herkömmlichen Verfahren geprüft. Mit den Terahertz-Verfahren konnten Delaminationen und Defekte in dielektrischen Laminaten wie etwa Glasfaserlaminaten nachgewiesen werden. Man konnte auch Probleme mit Bindungen in Sandwichstrukturen und Beschichtungsprobleme auf leitfähigen Substraten wie beispielsweise bei kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff erfassen. Die Detektion von Porosität in Glasfaserlaminaten erfordert weitere Forschungsanstrengungen. Das frequenzmodulierte Dauerstrichsystem funktioniert vollständig elektronisch und besteht aus drei Messköpfen mit verschiedenen Frequenzen (100 bis 300 Gigahertz). Das dreidimensionale Bild weist eine variierende Tiefenauflösung von zwei bis sechs Millimeter auf. Schnelles Scannen und hohe Nachweisempfindlichkeit sind realisierbar. Das Zeitbereichssystem setzt einen gepulsten Laser in einer faseroptischen Pump-Sonde mit erheblich verbesserter Tiefenauflösung für ein Mehr an Genauigkeit ein. Die Cross-Range-Auflösung hält dem Vergleich mit der des frequenzmodulierten Dauerstrichsystems stand. Leistungsbewertungen unterstützen die Wettbewerbsposition der beiden Systeme im Vergleich zu konventionellen Verfahren sowie beweisen den Wert des Einsatzes von beiden als ergänzende Techniken. Das DOTNAC-Konzept ist gleichermaßen bei der prozessinternen Prüfung wie auch bei der kontinuierlichen Funktionsfähigkeitsüberwachung anwendbar. Diese Technologie hat nun den Weg zu erheblichen Einsparungen an Zeit und Kosten bei der Flugzeugentwicklung, -produktion und -wartung sowie im Luftfahrzeugbetrieb geebnet. Auch ein wichtiger Wettbewerbsvorteil ist für die EU-Hersteller und -Zulieferer von Ausrüstung zur zerstörungsfreien Prüfung zu verzeichnen.
Schlüsselbegriffe
zerstörungsfreie Prüfung, Komposit, Terahertz, gepulst, kontinuierliche Welle, Flugzeug, Luftfahrzeug, Tiefenauflösung, prozessintern, kontinuierliche Funktionsfähigkeitsüberwachung
