Erfolgreiche Tests im Labor
Bisher war es nicht möglich, die Qualität von Bauteilen mit komplex geformten Oberflächen mittels Ultraschall zu überprüfen. Normalerweise muss es einen Kontakt zwischen dem Sender, der die Ultraschallimpulse erzeugt und dem zu prüfenden Objekt geben - so wie bei der Bildgebung im medizinischen Bereich, etwa bei Schwangeren. Ist die Oberfläche des Objekts nicht glatt, so gibt es keine Möglichkeit, die Schwingungen hineinzubringen. Der gepulste Laser schafft das jedoch berührungslos.
Das Team unter der Leitung von Takahiro Hayashi hat zur Überprüfung des Verfahrens ein winziges Loch in eine Aluminiumplatte gebohrt. Darauf befestigte der Experte eine dünne, fehlerfreie Aluminiumplatte. Dann scannte das Team die Probe mit einem Laserstrahl und erfasste die daraus resultierenden Ultraschall-Vibrationen anhand der Lichtreflexe. Deren mathematische Verarbeitung machte die Fehlstelle im Untergrund sichtbar.
500-Mikrometer-Macken entdeckt
"Wir haben die Laserpulsdauer, den Frequenzbereich und die Wiederholungsfrequenz systematisch variiert, um die Bildgebung von Defekten zu optimieren, und einen Algorithmus zur Verarbeitung der Signale entwickelt. Fortgeschrittene Tests an einer 3D-gedruckten Legierung, die üblicherweise als Benchmark in der Forschung verwendet wird, haben gezeigt, dass wir Defekte erkennen können, die nur 500 Mikrometer groß sind", erklärt Hayashi.
Diese Ergebnisse haben vielfältige Anwendungen. Durch die weitere Optimierung des Fehlererkennungssystems könnte man Schäden an einem 3D-gedruckten Teil bereits während der Fertigung erkennen und sie möglicherweise reparieren, ehe sie überdeckt werden. Wenn das nicht geht, kann man den Druck abbrechen, sodass kein Material verschwendet und Zeit gespart wird. (pte)