Zerstörungsfreies Prüfen Materialfehler im Schiffspropeller per Ultraschall aufspüren

Schiffspropeller sind so groß wie ein Einfamilienhaus – sie herzustellen ist anspruchsvoll. Beim Guss können sich Poren und winzige Risse bilden, die schlimmstenfalls zum Bruch eines Flügels führen. Mit einem neuartigen Ultraschallverfahren lassen sich diese riesigen Bauteile zerstörungsfrei auf Fehler überprüfen.

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Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM

Sie wiegen bis zu 150 t und haben nicht selten einen Durchmesser von neun Metern oder mehr – die Schiffspropeller der großen Tanker, Container- und Kreuzfahrtschiffe sind unsichtbare Giganten. Ein Schaden an den gewaltigen Propellern kann ein Schiff manövrierunfähig machen – mit unabsehbaren Folgen für Mensch und Umwelt. Viele der Fehler entstehen nicht durch äußere Einflüsse, sondern bei der Produktion oder der Reparatur: Beispielsweise können während des Abgusses der Rohlinge Verwirbelungen zu Sandeinschlüssen und Poren führen. Unentdeckt können kritische Fehlstellen zum Bruch eines Flügels führen.

Ultraschallverfahren prüft komplexe Bauteile zerstörungsfrei

Bislang werden Propeller allenfalls manuell auf innenliegende Defekte untersucht. Um diese sichtbar zu machen, führt der Prüfer einen Ultraschallprüfkopf per Hand über das Bauteil – ein fehleranfälliges Verfahren, das nicht das komplette Volumen erfasst. Im Innern des Propellers liegende Risse lassen sich mit dieser Methode unter Umständen nicht erkennen.

Um Fehler rechtzeitig zu entdecken, haben Forscher vom Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM ein mechanisiertes Ultraschallverfahren entwickelt, das komplexe Bauteile zerstörungsfrei prüft. Dabei wurden die Wissenschaftler vom Germanischen Lloyd und dem Propellerhersteller Wärtsilä Propulsion Netherlands unterstützt.

Bildgebendes Verfahren zeigt Einschlüsse und Schweißnahtfehler an

"Mit unserem mobilen Ultraschall-Prüfsystem können wir Kupfer-Nickel-Aluminium-Bronzen bis zu 450 mm Dicke untersuchen und kleinste, bis zu wenigen Millimetern lange Risse aufspüren. Da wir den Ultraschall in definierten Winkeln einsenden, finden wir auch schräg zur Oberfläche liegende Fehler", sagt Dr. Martin Spies vom ITWM in Kaiserslautern. Das System sei in der Lage, große Mengen an digitalisierten Ultraschallprüfdaten aufzuzeichnen, wobei es die mehrfach und unterschiedlich stark gekrümmte Oberfläche der Propeller berücksichtige.

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