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12.04.2017

Qualitätskontrolle für glasfaserverstärkte Kunststoffe

Radartechnologie ermöglicht Tiefenauflösung

Mit dem Radarscanner des Fraunhofer IAF können Defekte in der Materialzusammensetzung der Windradflügel laut eigenen Aussagen wesentlich genauer als bisher aufgespürt werden. Das spart Produktions- und Betriebskosten (© Foto Tim Siegert – Fotolia.com)

Damit Windräder kosteneffizient und verlässlich betrieben werden können, hat das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF, Freiburg, einen Materialscanner für die Qualitätskontrolle von Rotorblättern entwickelt. Mit der auf Radar basierenden Prüftechnik können Defekte in der Materialzusammensetzung der Windradflügel detailliert aufgespürt werden.
Herkömmlicherweise lassen sich Defekte sowie Delaminierungen oder Brüche großflächig über Infrarot-Thermographie lokalisieren. Mit dem entwickelten Materialscanner seien die Defekte jedoch deutlich präziser identifizierbar, da mit der Radartechnologie zusätzlich eine Tiefenauflösung möglich ist – und das an Stellen, an denen Ultraschallmethoden versagen, so die IAF-Wissenschaftler.

Querschnittsprofile mit millimetergenauer Präzision

Das Radarmodul basiert auf Indium-Gallium-Arsenid-Halbleitertechnik und kann durch seine monolithisch integrierte Bauweise sehr leicht und kompakt gefertigt werden (© Foto Fraunhofer IAF)

Kern des Materialscanners ist ein Hochfrequenzradar, das im W-Band zwischen 85 und 100 GHz bei wenigen Watt Sendeleistung arbeitet. Mit einer speziellen Software können Sende- und Empfangssignal verarbeitet und die Messergebnisse visualisiert werden. Dadurch können Querschnittsansichten der Flügel generiert werden, mit denen Defekte im Millimeterbereich identifizierbar sind. Das Radarmodul basiert auf Indium-Gallium-Arsenid-Halbleitertechnik und kann durch seine monolithisch integrierte Bauweise, bei der man verschiedene Komponenten und Funktionen auf nur einem Chip integriert, sehr leicht und kompakt gefertigt werden. Mit einer Abmessung von 42 x 28 x 79 mm hat es laut Pressemitteilung die Größe einer Zigarettenschachtel und wiegt 160 g. Es weist eine geringe Leistungsaufnahme von etwa 5 Watt auf und verfügt über einen eingebauten Mikrocontroller, der die Messsignale über eine Internet-Schnittstelle ausgibt.

Frequenzbereich soll weiter ausgedehnt werden

In Zukunft soll der Frequenzbereich des Moduls auf bis zu 260 GHz ins sogenannte H-Band ausgedehnt werden. Damit sei die Bandbreite des Radarmoduls von 15 GHz auf über 60 GHz zu vervierfachen, so die Wissenschaftler, und somit die Auflösung der Rotorflügel-Querschnitte zu erhöhen.

Der Materialscanner des Fraunhofer IAF könnte künftig nicht nur im Produktionsprozess der Rotorflügel, sondern auch in der Wartung zur Klassifizierung von Defekten eingesetzt werden, die beispielsweise durch Vogelschlag entstehen können. Auch in anderen Branchen könnte der Radarscanner des Fraunhofer IAF dazu beitragen, fortschrittliche Werkstoffprüfungen zu ermöglichen – zum Beispiel in der Flugzeugindustrie: Insbesondere bei neueren Flugzeugen wie dem Boeing 787 Dreamliner oder dem Airbus A350, bei denen. (fg)

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