Optische Messtechnik für den Leichtbau Eberhard Moser. Slide 1 EMR

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1 Optische Messtechnik für den Leichtbau Eberhard Moser Slide 1 EMR

2 Dantec Dynamics Überblick Dantec ist Hersteller von (laser-)optischen Messlösungen für den Bereich Fluiddynamics, Microfluidics, Partikelgröße; Verbrennungsdiagnostik und Material und Komponentenanalyse Sitz in Kopenhagen, Dänemark Dantec Dynamics main office Dantec Dynamics company Dantec Dynamics representative Gehört zu Nova Instruments, Boston, Ma 6 Tochterunternehmen in 5 Ländern Vertriebspartner weltweit 120+ Mitarbeiter weltweit, viele davon mit MScs, PhDs und anderen post graduate degrees Exportanteil: 99% des Umsatzes (bezogen auf DK) AAA credit value rating (Duns & Bradstreet) Slide 2 EMR

3 Dantec Techniken Constant Temperature Anemometry (CTA) Laser Doppler Anemometry (LDA) Particle Image Velocimetry (PIV) Laser Induced Fluorescence (LIF) Particle Dynamics Analysis (PDA) Anemometry (CTA) Electronic Speckle Pattern Interferometry (ESPI) Shearography 3D Digital Image Correlation (DIC) Slide 3 EMR

4 Das 3D-ESPI System Q-300 liefert: 3D- Verschiebungsfelder Dehnungs- und Spannungsfelder Ganzflächige Messung Berührungslos Ohne Markierungen Ideal für die Untersuchung neuer Materialien Slide 4 EMR

5 Modulares Konzept 3D- Verformung und Konturinformation Dehnungsverhalten Ganzflächige Messung Berührungslose Messung Hohe Dehnungsraten DIC System Q-400 Slide 5 EMR

6 Wie funktioniert DIC? Stereoskopisches Kamera system Präparation der Oberfläche mit stochastischem (speckle) Muster Mit bekannten optischen Parametern kann die Oberflächenkonturvon 2 Kamerabildern rekonstruiert werden Messfläche Kamera A Kamera B Stochastisches Muster (Speckle) Slide 6 EMR

7 Anwendung Materialforschung Sämtliche Informationen über Materialeigenschaften sind durch eine einzige 3D DIC Messung zu bekommen Principal Strain 1 / Point 1 Point 2 Point 3 Point 4 Point 5 Point Time / sec Slide 7 EMR

8 Dehnungsanalyse an einer CFRP-Ecke Q-400 System Oberflächen= vorbereitung Slide 8 EMR

9 Rotorblattmuster einer WKA: Dehnung an Wrinkles Max Strain = 800microstrain Slide 9 EMR 20mm starke Glasfaser

10 Rotorblatt Dehnungen 7500 Messpunkte (7500 DMS) Dehnungsgradienten werden erfasst Slide 10 EMR

11 Dehnungen auf Livebild Slide 11 EMR

12 Rotorblätter Wrinkles werden quantifizierbar Slide 12 EMR

13 Komponenten und Defekt Charakterisierung Messungen an Objekten mit verschiedenen Abmessungen (1 System) Defektcharakterisierung an Mustern und Originalteilen Slide 13 EMR

14 Zusammenfassung DIC Digitale Bildkorrelation ist eine robuste und flexible Technik für ganzflächige, berührungslose 3D Verformungs- und Dehnungs- analyse Optischer Aufbau ist flexibel (Bildfeld, Abstand) Ergebnisse: Kontur, Verschiebung und Dehnungsinformation Technik auf fast jedemmaterial und Form einsetzbar Hochgeschwindigkeitsmessungen möglich (Q-450) Investigation komplexer Verformungsverhalten mit hoher dynmaischer Auflösung Slide 14 EMR

15 Zerstörungsfreie Prüfung mit Shearografie Eine Technik, um Fehler in vielen Materialen zu detektieren Anregung des Prüflings führen zu Verformungen an der Oberfläche auf Grund interner Defekte Das Shearografiesystem kann diese sehr kleinen Verformungen detektieren Ganzflächig, berührungslos Slide 15 EMR

16 Prinzip der Shearografiemessung Laser Deformation Shear element Camera = Differential displacement (between sheared points) Slide 16 EMR

17 Typische Ergebnisse core skin Deformation of surface Gradient of deformation defect loading Slide 17 EMR

18 Detektierbare Fehler mit Shearografie Delamination Klebefehler Trennung struktureller Komponenten Undulation/waving/wrinkling Kissing bonds Impactschäden ( BVID ) Strukturanomalien Inter-laminare Separationen Crushed Core, im Unterschied zu Klebefehlern Interne Korrosion Änderungen in Schichten und Kernrisse / bulkheads Slide 18 EMR

19 Standard Q-800 System Q-800 Shearography Sensor für diverse Applikationen in Produktion oder in-situ Variables Blickfeld Geringes Gewicht Kompaktes Design Verschiedene Anregungsmethoden Slide 19 EMR

20 Q-810 Vakuumhaube Q-810 tragbare Vakuumhaube für Applikationen in Produktion oder in-situ Große Flächen abscannen (15qm/hr) Taktiler Monitor auf der Haube Thermische und Unterdruckanregung Geringes Gewicht Lange Kabelverbindung bis 20m Slide 20 EMR

21 Automotive Sandwitch Panel Testing Slide 21 EMR

22 Anwendungsbeispiel Vakuumhaube Slide 22 EMR

23 Mobile Shearografie am Flugzeug Slide 23 EMR

24 Warum Shearografie für Windkraft Große Dimension erfordern schnelle Technik Automatische Produktionskontrolle In-situ Geräte für Servicekontrolle Slide 24 EMR

25 Kritische Stellen am Rotorblatt Slide 25 EMR

26 Korrelierung vontechniken - Wrinkles Ergebnis: Shearografie Qualitativ Ergebnis: Digitale Bildkorrelation Quantitativ i.o./ n.i.o. Kriterium Slide 26 EMR

27 Prüfung von Rotorblättern Slide 27 EMR

28 Risse/ Wrinkles Sichtbare Risse im Gelcoat Wrinkles liefen über 4 m durch das Rotorblatt Slide 28 EMR

29 Shearograpfie auf Rotorblättern Schnelle Inspektion Für große Flächen In-situ Inspektions Systeme Wrinkling Detektion Zertifizierung nach ZfP standards seit 2008 Slide 29 EMR

30 Automatisches Robotersystem Roboterinstallation, Schaltzentrale und neuer Messkopf Kombination von thermischer und Unterdruckbelastung Slide 30 EMR

31 Slide 31 EMR

32 Ergebnisse Teil mit Fehlern Teil ohne Fehler Slide 32 EMR

33 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Slide 33 EMR