Ultraschallmikroskop zur zerstörungsfreien Untersuchung an gekrümmten Bauteilen - Wüst, Michael; Eisenhart, Johannes; Rief, Annika; Rupitsch, Stefan (Fortschritte in der Akustik - DAGA 2017, 2017)
Die Ultraschallmikroskopie ist ein etabliertes Messprinzip der bildgebenden zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Sie findet dort Anwendung, wo das Auftreten von Materialinhomogenitäten (z.B. Risse und Delaminationen) zu Einschränkungen der Funktionalität des zu prüfenden Bauteils führen kann. Konventionelle Ultraschallmikroskope arbeiten mit einem hochfrequenten Einzelwandler-Prüfkopf, der meanderförmig mittels zweier Linearachsen entlang der Oberfläche des Prüflings verfahren wird. An gekrümmten Bauteilen können dabei lediglich an den Positionen reflektierte Echos empfangen werden, an denen die Schallkeule nahezu orthogonal auf die Oberfläche des Prüflings trifft. Ist dies nicht der Fall, laufen die reflektierten Echos aufgrund der Brechungen an Materialgrenzschichten nicht zum Prüfkopf zurück. Es kommt folglich zu Abschattungen im Bild. Daher ist es erforderlich, den Prüfling entsprechend so nachzuführen, dass der auftreffende Schall möglichst orthogonal einfällt. Zur präzisen Winkelnachführung wird dem konventionellen Aufbau ein Hexapod-Robotersystem hinzugefügt. Dieses bietet den Vorteil außerordentlich hoher Positioniergenauigkeiten, weist aber einen für seine Abmessungen vergleichsweise kleinen möglichen Bewegungsraum auf, weswegen die beiden Linearachsen in der Lateralebene weiterhin erforderlich sind. Um die Kontur des Prüflings zu ermitteln, wird vorab eine Kalibrierung des gesamten Verfahrsystems durchgeführt. Dadurch sind die Messpositionen und die dafür erforderlichen Stellwinkel bekannt. In diesem Beitrag werden das Kalibrierverfahren sowie Aufbau und Funktion des Messsystems vorgestellt.