Vergleichende zerstörungsfreie Charakterisierung von Schäden in Faserverbundstrukturen (GFK) mittels mobiler Prüfverfahren

Masterarbeit aus dem Jahr 2014 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Maschinenbau, Note: 1,0, Technische Universität München (Lehrstuhl für zerstörungsfreie Prüfung), Sprache: Deutsch, Abstract: Diese Arbeit befasst sich mit der vergleichenden zerstörungsfreien Charakterisierung von Schäden in glasfaserverstärkten Kunststoffen mit mobilen Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Dazu wurden zunächst Prüflinge des nach DIN genormten Materials Vetronit EGS619 mit künstlich eingebrachten Defekten und beanspruchungsnahen Schlagschäden / Kreisscheibenreflektoren hergestellt. Platten mit 2 mm, 6 mm und 11 mm Dicke wurden mit Sacklochbohrungen unterschiedlicher Tiefe und Durchmesser versehen. Außerdem wurden Schlagschädigungen eingebracht, welche für jede Prüflingsdicke den Bereich vom nicht sichtbaren bis zum gut sichtbaren Schaden abdeckten. Einen ersten Eindruck der Schadensentstehung liefern die Aufnahmen einer Hochgeschwindigkeitskamera. Quantitative Parameter wurden durch die Ausmaße der Trübungen im Material und der Messung der Eindrucktiefe sowie der Ausbeulung erfasst. Danach wurden die Prüflinge mit verschiedenen Methoden geprüft. Neben etablierten zerstörungsfreien Prüfverfahren wie der Ultraschallprüfung, oder der optischen Lockin-Thermographie, kam ein neues Verfahren, die lokale akustische Resonanzspektroskopie zum Einsatz. Um ein eingehenderes Bild der Schadensmerkmale zu bekommen, wurden von ausgewählten Schlagschäden Computertomographien erstellt. Die Qualität der Ergebnisse der zerstörungsfreien Prüfung wurde verglichen und dadurch Folgerungen über Stärken und Schwächen der Verfahren gemacht. Praktisches Anwendungsbeispiel der zerstörungsfreien Prüfung von glasfaserverstärkten Kunststoffen in dieser Arbeit ist die Prüfung von Rotorblättern von Windenergieanlagen. Die Evaluierung der Methoden der zerstörungsfreien Prüfung soll Anregungen für ein ganzheitliches Konzept der Überwachung von Rotorblätter geben. Die Arbeit zeigte, dass das neue Verfahren lokale akustische Resonanzspektroskopie ein hohes Potential in der Prüfung von Windenergieanlagen hat. Eine einfachere Version, die Klopfprüfung wird bereits jetzt verwendet. Während die Ultraschallprüfung gute Ergebnisse auf einzelnen Messpunkten lieferte, gibt die Thermographie einen Überblick über große Bereiche des Bauteils. Vor allem in der kontaktfreien Ankopplung liegt bei beiden Methoden ein hohes Potential, da so auch die Automatisierung weiter vorangetrieben werden kann.