Bildgebende Ultraschallprüfung von CFK-Sandwichbauteilen mit Wasser-und Luftankopplung – Optimierung der Impulsparameter und Vergleich der Leistungsfähigkeit beider Verfahren

Kurzfassung

Sandwich-Bauteile mit einer dünnen Haut aus CFK und einem Kern aus Honigwaben werden oft im Luft- und Raumfahrtbereich eingesetzt und müssen deshalb auch geprüft werden. Die Ultraschallprüftechnik bietet sich hierzu an und kann nach der Fertigung in Durchschallungstechnik mit Wasserstrahlankopplung durchgeführt werden. Alternativ ist die Ankopplung über Luft einsetzbar, wobei auch hier das Durchschallungsverfahren am einfachsten ist. Allerdings wird die einfache Ankopplung mit großen Verlusten erkauft, die durch die unterschiedlichen Impedanzen bedingt sind. Bei den in-Service-Prüfungen besteht nur eine einseitige Zugänglichkeit, wobei die Impuls-Echo-Technik zum Einsatz kommen muss. Wegen des komplexen Aufbaus der Bauteile versagt die übliche Prüfung, die bei monolithischen CFK-Bauteilen eingesetzt wird, sodass die Impulsparameter zur Auswertung der Rückwandechos der unteren Deckschicht optimiert werden mussten. Danach ist die einseitige Prüfung des gesamten Verbundes mit Frequenzen unterhalb von 1 MHz möglich. Um mit hohem Signal-Rauschspannungsabstand prüfen zu können, sind sendeseitig ein Rechteckimpuls zur Anregung und empfangsseitig ein Bandpassfilter zur Unterdrückung störende Frequenzanteile von Streuungen erforderlich. Der Vortrag zeigt beispielhaft Befunde der unterschiedlichen Verfahren und vergleicht insbesondere die Ergebnisse der wassergekoppelten Technik mit denen der Luftankopplung.