SKZ: Forschungsprojekt zur Zerstörungsfreien Vor-Ort-Prüfung von Kunststofffügenähten

Abb.: Skizze eines TDS-THz-Prüfgeräts zur Detektion von Delamination und Einschlüssen von Fügeverbindungen

In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Experimentelle Halbleiterphysik der Universität Marburg startet das Kunststoff-Zentrum (SKZ) ein Forschungsprojekt (Laufzeit 01.10.2011 bis 30.09.2013) zur Entwicklung eines portablen Messsystems auf Basis der Terahertz-Zeitbereichstechnik für die zerstörungsfreie Prüfung von geschweißten und geklebten Fügeverbindungen.

In einem zweijährigen IGF-Forschungsvorhaben "Terahertz-Spektroskopie zur zerstörungsfreien Prüfung von stoffschlüssigen Kunststoffverbindungen mit Schwerpunkt Schweißnahtqualitätskontrolle" (Laufzeit 01.10.2008 bis 30.09.2009) des Kunststoff-Zentrums (SKZ) und der Arbeitsgruppe Experimentelle Halbleiterphysik der Universität Marburg (damals Instituts für Hochfrequenztechnik der TU Braunschweig (IHF)) wurden die grundsätzlichen Möglichkeiten der Terahertz-Technologie für gefügte Kunststoffteile erforscht.

Die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens hätten den Angaben zufolge eindrucksvoll gezeigt, dass viele Fehler in Kunststofffügeflächen mittels THz-Messtechnik sehr gut aufgelöst und teilweise sogar mit Tiefeninformation dem Prüfer zur Verfügung gestellt werden könne. Gekrönt worden seien diese Forschungsanforderungen von einer Patentanmeldung im Rahmen des Forschungsvorhabens.

Der folgerichtige Schritt in die angestrebte Praxistauglichkeit besteht nun darin, ein robustes, schnelles, fasergekoppeltes, transportables und kostengünstiges Messsystem auf Basis von TDS THz-Technik (TDS – Time-Domain Spectroscopy) für 0°-Reflexionsmessungen zur Kontrolle der Fügenahtqualität von stoffschlüssigen Kunststoffverbindungen zu entwickeln. Mögliche Einsatzbereiche eines solchen Messsystems sollen bei verschiedenen Anwendungen zur zerstörungsfreien "in-situ" Prüfung nicht nur in der Bauindustrie beim Fügen von z.B. Rohren, Behältern, Fenstern, Dach- und Deponiebahnen finden, sondern auch in der Automobil- und Haushaltsgeräteindustrie, Medizin- sowie Luft- und Raumfahrttechnik Fuß fassen. An diese Problemstellung soll mit einer neuen Messmethode herangegangen werden, die bereits in Vorversuchen mit einem Transmissionsaufbau erste vielversprechende und aussagekräftige Ergebnisse geliefert hat. Dafür soll ein komplett neues Reflexionsprüfverfahren entwickelt und dessen Grenzen für Kunststoffschweiß- und Klebverbindungen festgelegt werden.

Durch die zunehmende Reife von Terahertz- und Mikrowellen-Systemen, die in den letzten zwei Dekaden erreicht wurde, rückt diese innovative Technologie immer mehr aus dem Schatten des rein wissenschaftlichen Interesses in industrielle Anwendungen. Neben der Qualitätskontrolle finden sich auch vielfältige Potenziale in der Sicherheitstechnik, Biotechnologie, Astronomie sowie Kommunikationstechnik.

Dieses Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert.

Weitere Informationen: www.skz.de

SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, Würzburg

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