{"id":20515,"date":"2020-04-29T10:32:18","date_gmt":"2020-04-29T08:32:18","guid":{"rendered":"https:\/\/php8.plastv.de\/?p=20515"},"modified":"2020-04-24T10:34:38","modified_gmt":"2020-04-24T08:34:38","slug":"schwingungsbasiert-und-zerstoerungsfrei-adaptiver-messkopf-misst-elektromechanische-impedanz","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=20515","title":{"rendered":"Schwingungsbasiert und zerst\u00f6rungsfrei: Adaptiver Messkopf misst elektromechanische Impedanz"},"content":{"rendered":"

In allen industriellen Branchen stehen Hersteller struktureller Komponenten vor einer Herausforderung: Sie m\u00fcssen die gew\u00fcnschte Qualit\u00e4t und die Betriebsfestigkeit ihrer Produkte \u00fcber die Lebenszeit sicherstellen. Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Betriebsfestigkeit und Systemzuverl\u00e4ssigkeit LBF haben jetzt einen innovativen Messkopf entwickelt, der schwingungsbasiert und zerst\u00f6rungsfrei den Zustand einer Struktur anhand der elektromechanischen Impedanz pr\u00fcfen kann. Er wird ohne zus\u00e4tzliches Koppelungsmedium an die Pr\u00fcfstruktur angedr\u00fcckt, die somit nicht ver\u00e4ndert wird. Der Messkopf ist imstande, simultan die Pr\u00fcfstruktur anzuregen und die elektromechanische Impedanz zu messen. N\u00e4heres \u00fcber das neue Messinstrument zeigt das Fraunhofer LBF in einem Video<\/a>.<\/strong><\/p>\n

Ein vielversprechendes Verfahren in der zerst\u00f6rungsfreien Pr\u00fcfung struktureller Komponenten basiert auf der Messung der elektromechanischen Impedanz. Daf\u00fcr wird normalerweise ein piezoelektrischer Wandler auf die Pr\u00fcfstruktur geklebt, um die elektromechanische Kopplung herzustellen. Allerdings l\u00e4sst sich der Wandler nach der Messung nur mit gro\u00dfem Aufwand entfernen. Dadurch besteht das Risiko, die Struktur zu besch\u00e4digen. Dies hat bisher die Anwendbarkeit des Verfahrens eingeschr\u00e4nkt, da der Messpunkt nicht flexibel ge\u00e4ndert werden konnte und die Sensorik dauerhaft im Bauteil verbleiben musste. Daher hat ein Technologietransfer in die Industrie bisher nur f\u00fcr station\u00e4re Anwendungen stattgefunden.<\/p>\n

Innovativer Messkopf ben\u00f6tigt kein zus\u00e4tzliches Kopplungsmedium <\/strong><\/p>\n

Kernelement des am Fraunhofer LBF entwickelten innovativen Messkopfes ist ein piezoelektrischer Wandler mit einer Gr\u00f6\u00dfe von 10×10 Millimeter. Einzigartig am Messkopf ist, dass er ohne zus\u00e4tzliches Kopplungsmedium nur an die Pr\u00fcfstruktur angedr\u00fcckt wird und sich so auch wieder entfernen und an die n\u00e4chste Messstelle bewegen l\u00e4sst. Die Pr\u00fcfstruktur wird somit nicht ver\u00e4ndert, und es verbleiben auch keine Klebstoffr\u00fcckst\u00e4nde auf ihrer Oberfl\u00e4che. Der Messkopf ist imstande, simultan die Pr\u00fcfstruktur anzuregen und die elektromechanische Impedanz zu messen.<\/p>\n

Hohe Sensitivit\u00e4t<\/strong><\/p>\n

Der Energieverbrauch des neuen Messkopfs liegt mit weniger als 500 Milliwatt deutlich unterhalb dem konventioneller Messverfahren, wo er eine Gr\u00f6\u00dfenordnung h\u00f6her liegt. \u00bbAuch im Hinblick auf die einstellbare, hohe Sensitivit\u00e4t ist der Messkopf konventionellen Verfahren \u00fcberlegen und kann in der Identifikation von strukturellen \u00c4nderungen einen deutlichen Mehrwert f\u00fcr den Kunden aus der Pr\u00fcf- und Messtechnik bis hin zu Endanwendern in der Automobil- und Luftfahrtindustrie generieren\u00ab, erkl\u00e4rt Wissenschaftlerin Ye Ji Park, die das Projekt am Fraunhofer LBF betreut.<\/p>\n

Der am Fraunhofer LBF neu entwickelte Messkopf identifiziert strukturelle \u00c4nderungen, indem er Qualit\u00e4tsabweichungen oder Materialfehler in der inline- oder offline-Fertigung detektiert. Zudem kann er Strukturfehler fr\u00fchzeitig erkennen, um ein unerwartetes Materialversagen zu vermeiden.<\/p>\n

Im Zuge einer vibrationsbasierten Messung zeigt der Messkopf im Vergleich zu akustischen oder optischen Systemen eine h\u00f6here Sensitivit\u00e4t f\u00fcr Struktur\u00e4nderungen. Bei referenzbasierten Messungen erh\u00f6ht der Messkopf die statistische Zuverl\u00e4ssigkeit und Entscheidungssicherheit. Dar\u00fcber hinaus erm\u00f6glicht er es, strukturelle \u00c4nderungen \u00fcber die Lebenszeit nachzuverfolgen.<\/p>\n

Prozessoptimierung und maximale Produktqualit\u00e4t<\/strong><\/p>\n

Im Rahmen des durch die Europ\u00e4ische Kommission gef\u00f6rderten Luftfahrt-Forschungsprojekts Clean Sky 2 ist der Messkopf in ein automatisiertes Messsystem und in die Infrastruktur einer Produktionsanlage integriert worden. Derzeit ist auf diesem Wege eine Untersuchung von Strukturen bis zu einer L\u00e4nge von rund acht Metern m\u00f6glich. Mittelfristig ist geplant, die Signale des Messkopfs auch direkt f\u00fcr die Prozessoptimierung zu nutzen. Auf diese Weise tr\u00e4gt die Technologie nicht nur zur \u00dcberwachung, sondern auch zur Maximierung der Produktqualit\u00e4t bei.Das Fraunhofer LBF<\/strong> in Darmstadt steht seit \u00fcber 80 Jahren f\u00fcr Sicherheit und Zuverl\u00e4ssigkeit von Leichtbaustrukturen<\/strong>. Mit seinen Kompetenzen auf den Gebieten Betriebsfestigkeit, Systemzuverl\u00e4ssigkeit, Schwingungstechnik und Polymertechnik bietet das Institut heute L\u00f6sungen f\u00fcr drei der wichtigsten Querschnittsthemen der Zukunft: Systemleichtbau, Funktionsintegration und cyberphysische maschinenbauliche Systeme. Im Fokus stehen dabei L\u00f6sungen f\u00fcr gesellschaftliche Herausforderungen wie Ressourceneffizienz und Emissionsreduktion sowie Future Mobility, wie die Elektromobilit\u00e4t und das autonome, vernetzte Fahren. Umfassende Kompetenzen von der Datenerfassung realen betrieblichen Feldeinsatz \u00fcber die Datenanalyse und die Dateninterpretation bis hin zur Ableitung von konkreten Ma\u00dfnahmen zur Auslegung und Verbesserung von Material-, Bauteil- und Systemeigenschaften bilden daf\u00fcr die Grundlage. Die Auftraggeber kommen u.a. aus dem Automobil- und Nutzfahrzeugbau, der Schienenverkehrstechnik, dem Schiffbau, der Luftfahrt, dem Maschinen- und Anlagenbau, der Energietechnik, der Elektrotechnik, der Medizintechnik sowie der chemischen Industrie. Sie profitieren von ausgewiesener Expertise der gut 400 Mitarbeiter und modernster Technologie auf mehr als 17 900 Quadratmetern Labor- und Versuchsfl\u00e4che.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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