Zusammenfassung
In vielen Verfahren der zerstörungsfreien Prüftechnik findet die Ultraschalltechnik Anwendung. Unter anderem wird die Ultraschallprüfung in der Delaminationserkennung bzw. der zerstörungsfreien Qualitätsüberwachung von plattenförmigen Holzwerkstoffen verwendet. Zur Analyse und Optimierung dieses Verfahrens ist es notwendig, ein Verständnis für die Schallfeldausbreitung zu entwickeln. Dazu soll das transiente Ausbreitungsverhalten der Ultraschallwellen visualisiert werden, wobei das Refraktovibrometrieverfahren eine geeignete Möglichkeit darstellt.
Die Refraktovibrometrie dient der qualitativen Charakterisierung und Visualisierung von Schallwellen in transparenten Medien. Der große Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass keine zusätzlichen Messgeräte oder andere Geräte in das Schallfeld eingebracht werden müssen und somit eine Rückwirkung auf die Druckverteilung vermieden wird. Durch diese Messmethode ist es möglich, die transiente, hochfrequente Schallausbreitung rückwirkungsfrei als zweidimensionale Projektion qualitativ zu visualisieren und als Animation darzustellen. Dabei wird gezeigt, dass die ermittelten zweidimensionalen Projektionen trotz der Wegintegration eine qualitative und in Teilen sogar eine quantitative Aussage über die Schalldruckverteilung erlauben, wobei die Unterschiede zu Mikrofonmessungen unter einem Prozent liegen.
Mit Hilfe der Refraktovibrometrieaufnahmen wurden erstmalig Erkenntnisse über die transiente Schallwellenausbreitung bei der Delaminationserkennung in plattenförmigen Holzwerkstoffen erlangt. Außerdem wurden aus den Ergebnissen Optimierungsmaßnahmen für das Messsystem der Delaminationserkennung abgeleitet und überprüft. Weiterhin bilden die Ergebnisse die Grundlage für weitere Optimierungsschritte sowie die Validierung von Simulationen.
Abstract
Many methods of non-destructive testing apply ultrasonic techniques. Among others, the ultrasonic inspection is used for non-destructive delamination detection of wood-based materials. To analyze and optimize this process it is necessary to have a better understanding of the sound propagation. In order to visualize the transient propagation behavior of the ultrasonic waves, the refracto-vibrometry can be used.
The refracto-vibrometry characterize and visualize sound waves in transparent media. Its major advantage is that no additional objects have to be placed in the sound field, so that a reaction to the sound propagation is avoided. Through this method it is possible to visualize the transient sound propagation as a two dimensional projection.
The refracto-vibrometry was used to obtain qualitative insights of transient acoustic wave propagation. In addition optimizations for the measuring system have been shown and checked. Furthermore the results are the basis for further optimization steps and the validation of simulations.
Über die Autoren
Torben Marhenke hat an der Leibniz Universität Hannover im September 2014 das Maschinenbaustudium mit dem Master of Science abgeschlossen. Nach einer halbjährigen Anstellung in der Forschungs- und Entwicklungsabteilung im Unternehmen Fagus-GreCon Greten GmbH & Co. KG ist er seit Juni 2015 als Doktorand im Forschungsbereich Piezo- und Ultraschalltechnologie am Institut für Dynamik und Schwingung der Leibniz Universität Hannover beschäftigt. Die Bearbeitung des Promotionsthemas erfolgt in Kooperation mit dem Unternehmen Fagus-GreCon Greten GmbH & Co. KG.
Leibniz Universität Hannover, Institut für Dynamik und Schwingungen, Appelstraße 11, 30167 Hannover, Tel: +49-511-762-17493
Jens Twiefel hat an der Universität Paderborn Ingenieurinformatik Schwerpunkt Maschinenbau studiert und an der Leibniz Universität Hannover im Bereich der piezoelektrischen Motoren promoviert. Am Institut für Dynamik und Schwingungen der Leibniz Universität Hannover leitet er seit 2008 den Forschungsbereich Piezo- und Ultraschalltechnologie.
Leibniz Universität Hannover, Institut für Dynamik und Schwingungen, Appelstraße 11, 30167 Hannover, Tel: +49-511-762-4167
Dr. Jörg Hasener hat an der Universität Hamburg Holzwirtschaft studiert. 2004 promovierte er sich mit einem Thema zu datengestützten Vorhersagemodellen in der Holzwerkstoffherstellung an der Universität Hamburg. Seit 2005 arbeitet er bei der Firma Fagus-GreCon Greten GmbH & Co KG in Alfeld. Hier war er zunächst für 8 Jahre in leitender Position in der Messtechnikentwicklung tätig und verantwortet seit 3 Jahren den Bereich Innovations- und Patentmanagement.
Fagus-GreCon Greten GmbH & Co. KG, Hannoversche Straße 58, 31061 Alfeld, Tel: +49-5181-79-323
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