Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF
Ultraschallmikroskopie in der Schadensanalytik
Messprozeduren und leistungsfähige Auswertealgorithmen
Mit Hilfe der Ultraschallmikroskopie können Defekte und kleinste Fehlstellen zerstörungsfrei detektiert werden. Dies sind beispielsweise Delaminationen, Einschlüsse, Poren und Risse. Weiterhin können verdeckte Strukturen untersucht sowie Oberflächenprofile und Schichtdicken analysiert werden.
Wir unterstützen Sie bei der Anpassung der Messprozeduren an die Anforderungen des Auftrags und der Verwendung leistungsfähiger Auswertealgorithmen.
Die Ultraschallmikroskopie kann zur Untersuchung verschiedenster planarer Bauteile und Prüfkörper eingesetzt werden. Dazu zählen beispielsweise
- Lacke und Beschichtungen
- Klebstoffe, Klebverbindungen und Klebefugen
- großflächige planare Strukturen, wie Fotovoltaikmodule und Laminate
- Kompositbauteile, z. B. im Leichtbau
Bildgebenden Untersuchung mittels Ultraschallmikroskopie
Bei der Ultraschallmikroskopie (engl.: Scanning Acoustic Microscopy) wird eine fokussierte Ultraschallwelle als kurzer Impuls über ein Koppelmedium in die Probe eingeleitet. Dabei sind Messungen in Reflexion oder Transmission möglich. Das transmittierte oder reflektierte Signal enthält tiefenabhängige Informationen. Der akustische Kontrast beruht auf Differenzen der Dichte oder des mechanischen Moduls benachbarter Strukturen (z. B. Delaminationen, Einschlüsse, Risse). Laufzeit, akustische Dämpfung und Schallstreuung liefern weitere Informationen.
Durch einen Flächenscan entsteht eine Datenmatrix, die beispielsweise bezüglich der Signalamplitude und der Laufzeit automatisiert ausgewertet und als Grauwert- oder Farbbild dargestellt wird.
Die Ultraschallmikroskopie eignet sich besonders gut zur bildgebenden Untersuchung planarer Strukturen.
Gerätespezifikation "Evolution II"
- Laterale Auflösung: < 2 μm
- Vertikale Auflösung: < 20 μm
- Scanbereich: 320 mm x 300 mm
- Maximale Bildpunkte: 8000 x 8000
- Prüffrequenzen: 20 – 175 MHz
- Datenerfassungsrate: 1 GSamples/s
- Messmodi: Puls-Echo und Durchschallung
- Einzelstück- und Kleinserienprüfung
Zerstörungsfreies Lokalisieren und Analysieren von Defekten
Mit Hilfe der Ultraschallmikroskopie lassen sich Defekte, die zum Versagen der gesamten Struktur führen können, lokalisieren und analysieren.
Für die zerstörungsfreie Prüfung von Beschichtungen (oberes und unteres Bild), Bauteilen oder Kompositen auf Polymerbasis ist die Ultraschallmikroskopie am Fraunhofer LBF bestens ausgestattet. Spezifische Signal- und Bildverarbeitungsmethoden erlauben eine frühzeitige Erkennung und Bewertung von Schäden.
Ergänzt wird die Ultraschallmikroskopie durch andere bildgebende Methoden, wie die Infrarot- und Raman-Mikroskopie sowie die Röntgen-Mikro-CT.
Veröffentlichungen
- H. Oehler, I. Alig, D. Lellinger, M. Bargmann
Progress in Organic Coatings 74 (2012) 719–725 - I. Alig, M. Bargmann, H. Oehler, D. Lellinger, M. Wanner, D. Koch
Phys. D: Appl. Phys. 44 (2011) 034009 (10pp) - H. Oehler, M. Bargmann, D. Lellinger, I. Alig
Farbe&Lack 117 (2011) 1, 34-37 - H. Oehler, M. Bargmann, D. Lellinger, I. Alig
Farbe&Lack 117 (2011) 4, 128-132 - I. Alig, S. Tadjbach, P. Krüger, H. Oehler, D. Lellinger
Progress in Organic Coatings 64 (2009) 112–119