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Perspektiven der Laserultraschallprüfung

In jüngster Zeit macht die Laserultraschallprüfung Schlagzeilen. Dieses Verfahren kommt ohne direkten Kontakt aus, während die herkömmliche Ultraschallprüfung Koppelmittel, sei es Wasser oder Öle oder hochviskoses Gel, und damit den direkten Kontakt zum Prüfling benötigt. Sind es wirklich nur Nischenanwendungen, die mit Laserultraschall abgedeckt werden? Beispiele dazu wären extrem heiße Teile oder Teile, die aufgrund von Prüfvorschriften beispielsweise in der Raumfahrt- oder Medizintechnik nicht mit Koppelmittel enetzt werden dürfen. Ist das Ende der herkömmlichen Ultraschallprüfung eingeläutet?

Jeder möchte mit dem Laser kontaktfrei, ohne Koppelmittel arbeiten. Das Problem ist die industrielle Tauglichkeit des Verfahrens. In den Laboren von Universitäten funktioniert das, auch für einige wenige Sonderanwendungen, aber keineswegs in einer breiteren Umsetzung. Die erforderliche Ultraschallenergie für das Durchdringen dickerer Prüfobjekte wird in vielen Fällen nicht erreicht. Wir beobachten das Verfahren, aber der Markt steht still und spielt für die heutige Ultraschallprüfung praktisch keine Rolle. Die hohe Auflösung der Laserultraschallprüfung ist bei der Prüfung dünner Materialien zweifellos von Vorteil. Wir sehen die künftigen Möglichkeiten dieses Verfahrens und stehen auf diesem Anwendungsgebiet mit einem Institut in den USA in Verbindung.

CFK wird nach breiter Anwendung im Flugzeugbau auch im Fahrzeugbau immer häufiger eingesetzt. Die häufig sicherheitsrelevanten Teile müssen schon im Fertigungsprozess zum Beispiel auf Delaminationen und Materialdicke überwacht werden. Ist die Ultraschallprüfung dafür ein taugliches Verfahren?

CFK ist in der Luftfahrt ein Standard und wird es immer mehr auch im Automotive-Sektor. Ein Beispiel ist die Prüfung der Strukturen von Automobilserien- und Prototypen renommierter Hersteller. Uns liegen öfters Anfragen zur Prüfung der sicherheitsrelevanten Grundstrukturen vor. Dabei sehe ich die Ultraschallprüfung mit Phased-Array-Prüfköpfen in der Anwendung. Geprüft werden nicht nur die Grundstrukturen, sondern zum Beispiel auch Fahrwerkteile bis hin zu Karosserieteilen und anderen Komponenten. Wir werden dazu neue, kostengünstige Lösungen auf den Markt bringen, wohl wissend, dass die Prüfsysteme sehr hohen Anforderungen entsprechen müssen: Die CFK-Bauteile der Automobilindustrie sind – im Gegensatz zur Luftfahrtindustrie – nicht so leicht prüfbar, weil es sich häufig um grob strukturierte, zum Teil auch um dicke Lagen handelt. Schon heute lassen sich gut gelegte CFK-Platten mit Kontakt-, Tauchtechnik oder Squirtertechnologie relativ einfach prüfen. Ich bin sicher, dass die Qualitätsanforderungen der Automobilindustrie an die Halbzeughersteller wachsen werden und ein ähnliches Niveau wie im Luftfahrtbereich erreichen. Damit wird dann auch die Prüfbarkeit deutlich erleichtert.

Wenn Sie Bauteile mit komplexen Geometrien prüfen, dann schallen Sie häufig mit Winkelprüfköpfen ein, um das Bauteil bestmöglich zu prüfen und das Volumen abzudecken. Wie sehen Sie die zukünftigen Möglichkeiten der Ultraschallprüfung auf diesem Feld?

Fakt ist, dass es noch keine richtig gute Lösung für derartige Prüfaufgaben gibt, und dennoch: Wir prüfen rotationssymmetrische Turbinenscheiben, Verdich­terräder oder auch Lagerringe mit konkaver Kontur mit unterschiedlichen Einschallwinkeln. Selbst wenn dabei bis zu 50 verschiedene Prüfpositionen gegeben sind, so ist ein solches Bauteil für uns nicht komplex, weil rotationssymmetrisch. Auch Bauteile mit leicht ankoppelbaren, großen Flächen stellen kein Problem dar. Ich erwarte, dass Ultraschallgeräte 3D-Eigenschaften bekommen werden: Unsere Prüfgeräte werden heute schon mit 3D-CAD-Daten gefüttert und generieren mit entsprechender Software den Prüfplan. Eine Simulationssoftware zeigt das Bauteil und die Schallwege von virtuellen Prüfköpfen. Erste einfache, flexibel biegbare Prüfköpfe sind bereits am Markt erhältlich. Es ist aber noch ein weiter Weg zu einer echten 3D-Ultraschallprüfung, zum Beispiel eines Vergasers, um die Vorzüge einer digitalen Röntgentechnik zu erreichen. Stellt sich die Frage, ob und wann sich die Investition in eine solche Entwicklung lohnt …

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