Shearographie für die prozessintegrierte Qualitätskontrolle geklebter Verbindungen
Die Shearographie (ESPSI) ist ein interferometrisches Prüfverfahren, mit dem Oberflächenverformungen durch Laufzeitmessung eines Laserstrahls gemessen werden können. Dabei wird der vom Prüfobjekt reflektierte Laserstrahl mit einem ebenfalls aus dieser Lichtquelle abgeleiteten Referenzstrahl verglichen. Durch die Überlagerung variiert die Intensität der Summe beider Strahlen zwischen hell und dunkel, wodurch ein sogenanntes Specklebild entsteht. Die Überlagerung zweier solcher digitaler Aufnahmen bei verschiedenen Belastungszuständen ergibt ein Interferenzlinienmuster
Schematischer Aufbau eines Shearographie-Prüfsystems
Quelle: Fraunhofer TEG
Charakteristisches Verformungsbild im Bereich einer Delamination
Quelle: Fraunhofer TEG
Bei der ESPI (Electronic Speckle Pattern Inferometry) kommt der Referenzstrahl normalerweise mit dem Prüfobjekt nicht in Berührung. Damit stören während der Aufnahme der beiden Lastzustände schon kleinste Relativbewegungen zwischen Kamera und Prüfobjekt.
Aus diesem Grund werden bei einem modifizierten Verfahren, dem Electronic Speckle Pattern Shearing Inferometry ESPSI, zwei gegeneinander leicht verschobene (engl. sheared) Objektbilder verglichen. Objektstrahl und Referenzstrahl werden beide von dicht nebeneinander liegenden Punkten auf dem zu prüfenden Objekt gewonnen. Somit sind sie nahezu den gleichen Störungen unterworfen. Dies macht einen entscheidenden Vorteil gegenüber der ESPI für die praktische Anwendung aus, da das Prüfsystem wesentlich unempfindlicher gegenüber Störungen wie Vibrationen und Wärmebewegungen reagiert. Als Ergebnis liefert die Shearographie den Gradienten der Verformung in Scherrichtung. Dadurch entstehen typische Doppelringmuster.
Die Shearographie eignet sich insbesondere zur Beurteilung von Verbundeigenschaften bei Werkstoffverbünden und Verbundwerkstoffen, welche mit anderen Verfahren nur unzureichend oder gar nicht gefunden werden können. So kann zum Beispiel die Qualität der Bindung von Reibbelägen bei Kupplungsscheiben nachgewiesen werden, indem die Out-of-Plane-Verformungen von wärmebeaufschlagten Kupplungsscheiben mittels Shearographie ermittelt werden. Die Shearographie ist ein Arbeitsgebiet bei der Fraunhofer TEG.
Die Möglichkeiten der Shearographie werden von der Fraunhofer TEG am Messestand der Fraunhofer-Allianz Vision bei der Control 2008 in Stuttgart präsentiert. Die Fraunhofer-Allianz Vision ist ein Zusammenschluss von Fraunhofer-Instituten zu den Themen Bildverarbeitung, optische Inspektion und 3-D-Messtechnik, Röntgenmesstechnik und zerstörungsfreie Prüfung.
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