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29.08.2012

Zerstörungsfreies Prüfungen mit Terahertz-Wellen

Von Thermoplasten bis zu faserverstärkten Sandwich-Bauteilen

Die Terahertz-Bildgebung an einer scheibenförmigen Kunststoffprobe aus Hochleistungspolymer

Terahertz-Wellen können die meisten elektrischen Isolatoren und somit auch Kunststoffe gut durchdringen. Auch Schäume und Bauteile mit Hohlräumen stellen für die elektromagnetischen Wellen im Gegensatz zu ihrem akustischen Pendant den Ultraschallwellen kein Hindernis dar. Daher hat das Kunststoff-Zentrum SKZ, Würzburg, nun zwei umfangreiche Evaluierungsstudien gestartet, um erstmals systematisch die möglichen Anwendungsszenarien von Terahertz-Wellen als Messmethode in der Kunststofftechnik ausgiebig zu untersuchen.

Derzeit wird mit institutionellen und industriellen Partnern z.B. an der Entwicklung eines Terahertz-Messsystems für die Inline-Ermittlung der Rohrwanddicke während der Extrusion gearbeitet. Um die industrielle Anwendung der Terahertz-Technik voranzutreiben, müssen die Wechselwirkungen von kunststoff- und bauteilspezifischen Eigenschaften mit dem Terahertz-Signal bekannt sein. Daraus können die Leistungsfähigkeit und Grenzen der Terahertz-Technik evaluiert und die weitere Entwicklungsrichtung bestimmt werden. Mit dieser Absicht wurden Anfang 2012 zwei vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie über die AiF geförderte Projekte gestartet.

Eines der Vorhaben hat zum Ziel, die Eigenschaften von Thermoplasten im Terahertz-Frequenzbereich zu untersuchen. Durch methodische Untersuchungen an einem breiten Spektrum von unterschiedlichen Kunststoffen mit verschiedenen Eigenschaften soll evaluiert werden, welcher Terahertz-Systemtyp für welche Prüfanwendung optimal geeignet ist. Zugleich sollen verbesserte Auswertemethoden entwickelt, erprobt und mit konventionellen Prüfverfahren verglichen werden. Hierbei sollen Reflexionsmessmethoden forciert werden, da dies durch den einseitigen Probenzugang die industriell präferierte Prüfanordnung ist.

Ein weiteres Projekt wird in Kooperation zwischen der Messtechnik und dem Geschäftsfeld Composites am Standort Halle bearbeitet. Dabei soll ein vollelektronisches Terahertz-System zur zerstörungsfreien Prüfung von Faserverbundwerkstoffen eingesetzt werden. Die Systeme bieten durch ihre Robustheit und Messgeschwindigkeit ein erhebliches Potenzial für industrielle Anwendungen. Faserverbundwerkstoffe ersetzen vermehrt konventionelle Werkstoffe und sind bereits in vielen Anwendungsbereichen zu finden. Mithilfe des Terahertz-Systems sollen unter anderem verschiedene Fehlerbilder und Bauteileigenschaften detektiert werden. Die Untersuchungen sollen vor allem auch an Freiformbauteilen praktiziert werden, um die Praxisrelevanz im Vergleich zu den bislang eher akademischen Untersuchungen mit planaren Proben zu erhöhen.

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