Fortgeschrittene Automatisierung bei der Prüfung von Blankstahl für Luftfahrtanwendungen

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1 DGZfP-Jahrestagung 2017 More info about this article: Fortgeschrittene Automatisierung bei der Prüfung von Blankstahl für Luftfahrtanwendungen Josef MAIER 1, Jan SCHMELTING 2, Cord ASCHE 2, Stephan FALTER 2 1 Böhler Edelstahl GmbH & Co.KG, Kapfenberg, Österreich 2 GE Sensing & Inspection Technologies GmbH, Hürth Kontakt jan.schmelting@ge.com Kurzfassung. Die Ultraschallprüfung von Stabstählen konnte durch den Einsatz von umrundenden Phased-Array Prüfköpfen eine signifikante Verbesserung der Prüfung verbunden mit einer Vereinfachung der Anwendung erfahren. Das sogenannte ROWA Arrangement, das zur Ankopplung der umrundenden Phased-Array Prüfköpfe an den Stabstahl einen rotierenden Wassermantel einsetzt, hat sich in der Praxis bewährt. Stähle, die zum Einsatz in Luftfahrtsystemen vormals mit Rotationsprüfanlagen, bei erforderlich höherer Genauigkeit sogar in Tauchtechnik, geprüft wurden, können heute mit Phased-Array Prüfanlagen verlässlich geprüft werden. Die Einfachheit der Anwendung macht den Einsatz des Phased-Array Systems attraktiv. Um die für Luftfahrtstähle notwendigen hohen Anforderungen an die Prüfgüte und Wiederholbarkeit zu erfüllen, die mit Tauchtechnikanlagen erreichen werden, ist es aber notwendig, erweiterte Maßnahmen zu treffen. Es muss einerseits sichergestellt werden, dass die Prüfempfindlichkeit und die Prüfhomogenität der Vielzahl der virtuellen Prüfköpfe über den gesamten Querschnitt des Materials gegeben sind, andererseits muss eine flexible Verfahrensweise gefunden werden, um mit den auf hohen Prüf- und Empfindlichkeitsstandards beruhenden Herstellerspezifikationen, mit denen der Prüfer von Stählen für die Luftfahrtindustrie umgehen muss, verfahren werden soll. Wir zeigen auf, wie das mithilfe eines vollständig automatisierten Kalibrierprozesses und dessen Integration in die Prüfsoftware umgesetzt worden ist. Beginnend mit der Definition der durch die Standards vorgegeben Teststäbe werden Empfindlichkeitsabgleich und Kalibrierung der DAC-Kurven automatisiert durchgeführt und die Ergebnisse verwaltet. Darüber hinaus kann die Prüfhomogenität im sogenannten Empfindlichkeitswelligkeitstest über den gesamten Querschnitt des Prüfstabes vermessen und dokumentiert und auf diese Weise eine möglichst perfekte Abbildung der herausfordernden Prüfstandards des Luftfahrtsegments hergestellt werden. Darauf basierend soll auch erstmals eine Diskussion darüber geführt werden, inwieweit automatisierte Prüfanlagen den Anforderungen des kürzlich verabschiedeten Standards ISO genügen können, der seinerseits klare Forderungen an die Qualifizierung einer Phased-Array Prüfung im täglichen Betrieb stellt. Lizenz: 1

2 Einführung Stahlstäbe finden Anwendung in vielen hochtechnologischen Produkten. Unter den zahlreichen Beispielen müssen üblicherweise Produkte der Energieproduktion und der Luftfahrt die höchsten Vorgaben an Reinheit und Materialfehlerfreiheit, wie auch an Gefüge, Korngröße und Homogenität erfüllen. Besondere Beachtung finden gewalzte Stäbe für den Einsatz in hochbeanspruchten Bauteilen wie Kugellager oder Turbinenschaufeln. Die Luftfahrtindustrie stellt die höchsten Ansprüche an die Werkstoffe in Bezug auf innere Fehler und Sicherheitsvorgaben. Kundenspezifikationen sehen die Prüfung in Tauchtanks auf sehr kleine Fehlergrößen vor. Böhler erlangte weltweit die erste Zulassung für die kontinuierliche Phased-Array Ultraschallprüfung von Stahlstäben bei Herstellern von Flugzeugantrieben (Pratt & Whitney, GE-Aviation, Snecma, Rolls Royce etc.). Abbildung 1: Prüfprinzip mit umfassenden Phased-Array- Prüfköpfen Phased Array Ultraschallprüfung Funktionsprinzip der Phased Array - Ultraschallprüfung von Rundstäben Vor dem Einsatz von Phased Array-Prüfköpfen wurden Prüfanlagen für Stangen und Rohre entweder mit rotierenden oder überlappenden konventionellen Prüfköpfen mit niedrigerer Empfindlichkeit gebaut. Böhler verwendet vier 90 - Phased Array-Prüfköpfe, die jeweils 128 oder 224 einzeln verdrahtete Elemente beinhalten, so dass jedes Element sowohl als Sender wie auch Empfänger arbeiten kann. Bei der Prüfung werden Aperturen aus bis zu 32 Elementen geschaltet. Im Multiplexverfahren erfolgt die zeitversetzte Anregung der Prüfkopfelemente in den umfassenden Prüfköpfen, wodurch ein rotierendes Schallfeld entsteht. Die Rotationsgeschwindigkeit wird über die Schrittweite der Aperturen eingestellt. Durch gesteuerte Verzögerung der Sendepulse an die Prüfkopfelemente kann der Schallstrahl geformt werden. Durch dieses elektronische Formen des Schallfelds kann der radiale Einschusswinkel und der Schallfeldfokus eingestellt werden. Nach Eingabe von Parameterm wie Prüfkopftyp, Stangendurchmesser, Einschallwinkel, Fokustiefe, etc., berechnet die Software der Prüfanlage die erforderlichen Verzögerungen. 2

3 Abbildung 2: Elektronisches Formen von Schallfeldern mit Phased-Array-Technik[1] Die Kopplung der Tauch-Technik erfolgt im sogenannten ROWA -Prinzip (ROtierender WAssermantel). Die Phased Array Prüfköpfe befinden sich in ringförmiger Anordnung in einer Prüfkammer, in die das Koppelwasser durch Düsen tangential eingeschossen wird. Dadurch entsteht ein rotierender rohrförmiger Wassermantel. Der Innendurchmesser dieses Mantels wird durch die zugeführte Wassermenge so eingestellt, dass er unwesentlich kleiner als der Durchmesser der zu prüfenden Stangen ist. Der Verlust an ausgetragenem Wasser beim Eintritt der Stangen in die Prüfkammer wird so minimiert und Koppelprobleme durch Turbulenzen oder Luftblasen werden vermieden. Das ROWA - Prinzip ermöglicht sehr kurze ungeprüfte Stangenenden bis zu 15-20mm bei Vorschubgeschwindigkeiten bis zu 0,8m/s. Abbildung 3: ROWA Prinzip: Kopplung durch rotierenden Wassermantel[1] 3

4 Systemkalibrierung Referenzstange Zur Systemkalibrierung wird eine Stange mit sehr genau vermessenen KSR-Durchmessern, Bohrtiefen und Abständen zueinander verwendet. Die engen Toleranzen der KSR- Durchmesser, Flachheit der Bohrungen, sowie deren Tiefe und Rechtwinkligkeit werden mit Nachweisen durch mikroskopisch vermessenen Kunststoffabdruck dokumentiert. Abbildung 4: Teststange mit Kreisscheibenreflektoren ø 0,8mm, ø 1,2mm und Referenzbohrug für den SPS-gesteuerten Manipulator Axiale und radiale Vermessung des Schallfelds Die Ergebnisse des in axialer und radialer Richtung vermessenen Schallfelds haben Einfluss auf die Vorschubgeschwindigkeit, die Impulsfolgefrequenz und die Prüfkopfwelligkeit. Die Vermessung wird an KSR in verschiedenen Tiefen durchgeführt, die Verschiebung des Fehlers zum virtuellen Prüfkopf wird durch den Manipulator vorgegeben, Messfehler durch manuell durchgeführte Messungen sind so ausgeschlossen. Das Schallfeld wird mit Grenzen von -2dB, -3dB und -6dB vermessen, der kleinste Wert dient der Berechnung des Vorschubs bei der Prüfung und der Pulsfolgefrequenz. Der kleinste Wert in radialer Richtung gibt die Schrittweite vor. 4

5 SPS gesteuerter Teststangenmanipulator zur Vermessung des Schallfelds in axialer oder radialer Richtung Abbildung 5: Schallfeldvermessung Axiale Schallfeldmessung, gemessen an 0,8mm KSR Abgleich der virtuellen Prüfköpfe Die einzelnen virtuellen Prüfköpfe werden durch einen Verstärkungsabgleich auf dieselbe Empfindlichkeit eingestellt. Der Abgleich erfolgt an einer KSR in bestimmter Tiefe, über die der gesamte aktive Bereich des Phased Array Prüfkopfes geführt wird. Die Software des Prüfsystems korrigiert die an der KSR ermittelten Verstärkungen für die einzelnen virtuellen Prüfköpfe. Der Abgleich kann mehrfach wiederholt werden, um engere Toleranzen zu erreichen. Abbildung 6: Abgleich der virtuellen Prüfköpfe, beispielhaft 5

6 DAK Distanz-Amplituden-Korrektur oder TCG Zeit-korrigierte-Verstärkung Die Verstärkungsunterschiede werden durch entsprechende TCG-Kurven oder Distanz- Amplituden-Korrekturen ausgeglichen, die an Vergleichskörpern wie in Abbildung 4 dargestellt, aufgenommen werden. Dazu wird jeder Anzeige in einer bestimmten Tiefe ein TCG-Punkt für die entsprechende Laufzeit zugewiesen. Die Verstärkung an diesem Punkt wird dann auf eine bestimmte Anzeigenhöhe gebracht. Durch diese Methode an allen für die Spezifikation anwendbaren KSR im Testkörper wird die TCG-Kurve erstellt und gleicht die Empfindlichkeiten in Schallrichtung für die echte Prüfsituation aus ohne dass auf Annahmen oder Simulationen zurückgegriffen werden muss. KSR 20 mm KSR 50.8 mm KSR 76.2 mm Abbildung 7: TCG Einstellung KSR 99.6 mm Automatisierte Kalibrierung mit SPS-gesteuertem Teststangenmanipulator Die Einstellung und regelmäßige Systemüberprüfungen einer Phased-Array Prüfanlage kann zeitaufwändig sein und erfordert viel Wissen und Erfahrung des Bedienpersonals. Im Besonderen benötigt die Ausrichtung der kleinen Vergleichsfehler auf die virtuellen Prüfköpfe handwerkliches Geschick, ist aber entscheidend für die Genauigkeit des Messvorgangs. Ursprünglich wurden manuell bediente Manipulatoren an die Prüfanlagen angebracht um die Handhabung von schweren Teststangen zu ermöglichen und sowohl die Genauigkeit wie auch die Wiederholgenauigkeit der Kalibrierung zu erhöhen. Zur Schallfeldvermessung in radialer und axialer Richtung, und auch zur Einstellung und Überprüfung der TCG, wurde die Technik verbessert, die Bewegungen des Manipulators wurden manuell gemessen und an das Prüfsystem übertragen. 6

7 Abbildung 8: Automatischer Teststangenmanipulator Vorteile des automatischen Stangenmanipulators Für ein Projekt von Böhler und GE S&IT wurde ein automatischer Stangenmanipulator entwickelt, um den Anforderungen der Prüfnormen und -spezifikationen der Luftfahrtstähle zu begegnen. Ein spezieller Flansch zur Aufnahme der Teststangen in das Futter des Manipulators ermöglicht die genaue axiale und radiale Positionierung der Testfehler zu den virtuellen Prüfköpfen und somit eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit mit absoluten Koordinaten. In der Datenbank der Bediensoftware werden für jede Referenzstange die Positionen der Testfehler gespeichert. Um Signale von nicht direkt angeschallten Testfehlern auszuschließen, können auch die Blenden dem Erwartungsbereich entsprechend voreingestellt werden. Der Manipulator wird von einer SPS gesteuert, die Daten mit der Software des Prüfsystems austauscht. Die Fehlerpositionen werden an die SPS übergeben, die wiederum die Testfehler in der Teststange so bewegt, dass in einer unterbrechungsfreien Fahrt die Verstärkungen sämtlicher virtueller Prüfköpfe aufgenommen werden können. Änderungen oder neue Teststangen können bedienerfreundlich durch einen Teach -Modus in die Datenbank eingetragen werden. US Anlagen Software Abbildung 9: Bedienerschnittstelle (GUI) SPS-Schnittstelle 7

8 Automatisierter Abgleich Für den automatischen Abgleich wählt der Bediener den entsprechenden Vergleichsfehler für die Kalibrierung, den Prüfkopf und startet dann die Manipulatorfahrt. Daraufhin fährt der Manipulator die Vergleichsfehler an die vorgesehenen Positionen und die US-Software beginnt die Einstellungsprozedur. Dabei werden die aufgenommenen Signalhöhen des Vergleichsfehlers für jeden virtuellen Prüfkopf aufgenommen, während der Testfehler unter den virtuellen Prüfköpfen bewegt wird. Nach der Mäanderfahrt werden die in der vorherigen Fahrt aufgenommenen Verstärkungen der einzelnen virtuellen Prüfköpfe korrigiert. Diese automatischen Abgleiche können mehrfach nacheinander durchgeführt werden, um eine angestrebte Wiederholgenauigkeit zu erreichen. Die Werte für Wiederholgenauigkeiten liegen um ±0.5dB. Automatische TCG-Anpassung TCG ist eine gängige Methode in der automatisierten Ultraschallprüfung um die Verstärkungen über den Prüfbereich anzupassen. Wurden früher die Werte für TCG von Herstellerangaben übernommen oder aus AVG-Diagrammen abgeleitet, genügen diese Verfahren den Anforderungen aktueller Normen an die Genauigkeit nicht mehr. Anstelle der bisherigen Verfahren werden heute Referenzstangen mit Testfehlern in verschiedenen Tiefen gemäß vorgegebener Spezifikation hergestellt. Da die Fehlertiefe in die Software der Prüfanlage eingegeben werden muss, und auch die einzelnen virtuellen Prüfköpfe abgeglichen werden müssen, kann die TCG-Kurve dabei erstellt oder angepasst werden. Für die hier beispielsweise genannten Testfehler in Tiefen von ¼ D, ½ D, ¾ D und bei D-3mm (3mm vor der Rückwand, vgl. Abbildung 11) läuft der Vorgang wie folgend beschrieben ab: Zuerst wird der anzuschallende Vergleichsfehler im Schallfeld ausgerichtet. Danach werden die entsprechenden Verstärkungsblenden gesetzt wodurch Fehlmessungen verhindert werden. Dann wird der Abgleichvorgang gestartet, der Manipulator führt den Vergleichsfehler durch das Schallfeld der Prüfkopfe während die Anlagensoftware die Amplituden aufnimmt. Nach dem Ende der Manipulatorfahrt werden die in den verschiedenen Laufzeiten aufgenommenen Echohöhen so verstärkt, dass diese dieselbe Echohöhe (80%) erreichen sollten (TCG-Punkte). Dieses Verfahren wird für die verschiedenen Vergleichsfehler in verschiedenen Tiefen und für alle Prüfköpfe der Anlage durchgeführt. Die Software kann die Manipulatorfahrten für den Abgleich und die Erstellung der TCG-Kurve in einer einzigen Fahrt durchführen, da üblicherweise für beide Einstellungen derselbe Vergleichsreflektor herangezogen wird. 8

9 Abbildung 10: SPS gesteuerter Teststangenmanipulator Bestimmung der Toleranzen bei der Welligkeitsmessung Wie alle technischen Prozesse hat auch die Ultraschallprüfung Toleranzen im praktischen Einsatz. Um die Qualität der Prüfung sicherzustellen, ist das Verständnis für die Entstehung dieser Abweichungen sowie deren Bestimmung über den gesamten Umfang wichtig. Die Welligkeitsmessung bietet detaillierte Information über die Prüfanlage hierzu. Drei Schritte sind für diese Welligkeitsmessung durchzuführen: 1. Für einen Phased-Array Prüfkopf wird die Echohöhe für alle virtuellen Prüfköpfe über den Winkel des Testfehlers aufgenommen. Dies erfolgt, indem die Amplitude für den Vergleichsfehler im ersten virtuellen Prüfkopf als Referenzpunkt herangezogen wird und bei gleichbleibenden Winkelschritten von -x Grad über den gesamten aktiven Prüfkopf bis +x Grad misst, x sollte im Bereich um 9 liegen. Die Differenz zwischen kleinster und größter Echohöhe beschreibt die Welligkeit ( ripple ) des Prüfkopfs. 2. Ohne den Anfangswinkel zurückzusetzen ( 0 -Punkt ), wird der Vergleichsfehler zum nächsten Prüfkopf geführt, und es erfolgt dieselbe Messung wie an Prüfkopf 1. Die Messung erfolgt an allen virtuellen Prüfköpfen des Prüfsystems bis der gesamte Umfang abgedeckt ist. Die Differenz zwischen kleinster und größter Echohöhe beschreibt die Einheitlichkeit ( Uniformity ) der Prüfanlage. 3. Die Prozedur wird an verschiedenen Kreisscheibenreflektoren in verschiedenen Tiefen wiederholt und dadurch der gesamte Prüfumfang abgedeckt. Die Welligkeitsmessung ist von der späteren Prüfung unabhängig, die Auswerteblenden bei der Messung und der späteren Prüfung werden auf die gleiche Weise benutzt. Bei der winkelabhängigen Messung wird die Auswerteblende des jeweiligen Kanals zur Aufnahme der Welligkeit eingesetzt. Der Teststangenmanipulator bietet eine sehr zurverlässige Messung. Er ermöglicht die Rotation der Teststange um 360 und kann die Testfehler unter alle in der Prüfanlage eingebauten Prüfköpfe ohne Eingriff des Bedieners positionieren. Die Messung selbst wird durch ein spezielles Softwaremodul gesteuert. Die vorgegebenen Drehwinkel werden automatisch überwacht und Auswertungen so an den richtigen Stellungen durchgeführt. 9

10 Nach dem Anfahren der Fehler startet der Messvorgang und die Daten werden gespeichert. Halbautomatisch wird der gesamte Stangenumfang über 360 und alle Phased Array Prüfköpfe gescannt und ausgewertet. Die Ergebnisse der Welligkeitsmessung werden automatisch nach dem Messvorgang berechnet und können zu Dokumentationszwecken ausgedruckt werden. Automatische Prüfkopfwelligkeitsmessung Abbildung 11: Stangenquerschnitt mit Testfehlern in verschiedenen Tiefen Einer der großen Vorteile des Teststangenmanipulators ist die automatische Durchführung der Welligkeitsmessung. Die Prüfkopfwelligkeit ist ein entscheidender Wert um die Empfindlichkeit und Gleichmäßigkeit des Ultraschallprüfsystems zu charakterisieren und spielt eine große Rolle im Qualifikationsprozess der Ultraschallprüfausrüstung für hohe Anforderungen, wie sie die Luftfahrtnormen verlangen, ebenso bei Messungen für die ISO Für die Prüfkopfwelligkeitsmessung müssen alle dazu verwendeten Komponenten der Prüfanlage eine ausreichende Genauigkeit erbringen. Durch den Einsatz eines automatischen Manipulators kann die Prüfung leicht und mit großer Wiederholgenauigkeit durchgeführt werden. Die Ultraschallsoftware und der Manipulator arbeiten mit Positionsangaben um die Messungen den Winkeln zuzuordnen und die maximale Signalhöhe zu erfassen. Abbildung 12 zeigt das Ergebnis einer durchgeführten Welligkeitsmessung. Einer der in Abbildung 11 dargestellten Testfehler wurde über den gesamten Querschnitt vermessen und die Hüllkurve der virtuellen Prüfköpfe dazu über den Winkel aufgetragen. Abbildung 12: Ergebnis der Welligkeitsmessung 10

11 Die Differenz zwischen dem absoluten Minimum und absoluten Maximum über 360 gibt den Wert für die örtliche Welligkeit in bestimmter Tiefe wider. Nacheinander wird der Vorgang für alle Testfehler in verschiedenen Tiefen wiederholt und die örtlichen Welligkeiten zu einer gesamten Welligkeit (Systemwelligkeit) zusammengefasst. Dieser Wert gibt die Prüfgleichmäßigkeit sehr gut wider. Da das kleinste Echo des Testfehlers bekannt ist, kann die Kompensationsverstärkung genau angepasst werden, sodass der Fehler in jedem Fall die Registrier- bzw. Fehlerblende überschreitet und das Fehlersignal auslöst. Gemeinsame Durchführung von Welligkeitsmessung und ISO Im Gegensatz zu Anwendungen mit konventionellen Ultraschall-Prüfköpfen (Einzelschwingern), deren Eigenschaften maßgeblich durch die geometrischen und akustischen Parameter des Prüfkopfs selbst bestimmt werden, erlauben Phased-Array- Anlagen die elektronische Veränderung der Schallfeldcharakteristik. Als Folge verlieren Normen wie die EN , die die Vermessung des Schallfelds beschreibt, an Bedeutung. Um die Richtigkeit der Anwendung sicherzustellen, muss die Schallfeldmessung zusammen mit der Systemeinstellung erfolgen. Die ISO erwähnt ein wiederholbares Verfahren um die oben genannte Diskrepanz zu lösen. Obwohl die Norm umfassender Prüfköpfe ausschließt, kann das darin beschriebene Verfahren angewendet werden. Tabelle 1: Allgemeine Anforderungen Bezeichnung Inhalt Einsatz Gruppe 1 Tests Systemqualifizierung für eine spezielle Prüfung Nachweis der Systemperformance für eine bestimmte Prüfung Gruppe 2 Tests Anlagenüberprüfung Erstellen eines Terminplans für den periodischen Leistungsnachweis, dass die Anlage die Anforderungen erfüllt Zur Qualifizierung des ROWA-Prüfanlage müssen die Test der Gruppe 1 erfolgreich durchgeführt werden: Tabelle 2: Gruppe 1 Tests Paragraph Eigenschaft Verfahren 8.2. Element und Ausschluss falscher Erfolgt bei der Prüfung Prüfkanäle Verkabelung Empfindlichkeitsabweichung der Elemente Während der Prüfung, Messung mit Prüfanlage 8.3 Schallfeldcharakterisierung Fehlen der Sättigung In der Software ablesbar für Tauchtechnik- Prüfköpfe. Einschallwinkel Messung durch Referenznut und Manipulator mit Empfindlichkeit entlang der Schallachse Schallfeldgeometrie Encoder Durch TCG-Einstellung oder vollständig durch die Welligkeitsmessung Durch Welligkeitsmessung 11

12 8.4 Überprüfung der Darstellung Tabelle 2: Gruppe 1 Tests Paragraph Eigenschaft Verfahren Positionen im S-Scan, E-Scan und Überprüfen der Dynamik E-Scan und S-Scan sind nicht Bestandteil dieser Anlage, die Genauigkeit der Position und Amplituden werden bei der Inbetriebnahme überprüft. Die Überprüfungen mit den größten Anforderungen lassen sich also mit dem automatischen Teststabmanipulator, besonders beim Einsatz für die Welligkeitsmessung, durchführen. Bei den Gruppe 2 Tests, die nach der Anlageninbetriebnahme durchgeführt werden müssen, gilt ähnliches: Tabelle 3: Gruppe 2 Tests Paragraph Eigenschaft Verfahren 9.2 Sichtüberprüfung Prüfen der Muss regelmäßig erfolgen Schwingerfläche, Kabel, usw. auf Beschädigung 9.3 Relative Elementempfindlichkeit Abweichung der Elementempfindlichkeit Messung mit Anlage, Ziel der max. Abweichung: 9dB, Elementkompensation möglich aber 9.4 Linearität Vertikale Linearität auf Basis eines virtuellen Prüfkopf 9.5 Absolute Empfindlichkeit der virtuellen Prüfköpfe 9.6 Relative Empfindlichkeit der virtuellen Prüfköpfe Regelmäßig durchzuführende Messung Regelmäßig durchzuführende Messung 9.8 Brechungswinkel Messung an Referenzfehler nicht empfohlen Kann manuell für einen virtuellen Prüfkopf durchgeführt werden. Einstellungsprozedur ist regelmäßig durchzuführen. Die absolute Empfindlichkeit wird aufgezeichnet und mit dem absoluten Wert der ersten Messung verglichen. Die Einstellungsprozedur ist regelmäßig durchzuführen. Die absolute Empfindlichkeit wird aufgezeichnet und mit dem absoluten Wert der ersten Messung verglichen.t Welligkeitsmessung ist durchzuführen. Bei der höchsten Empfindlichkeit lässt sich der Brechungswinkel berechnen 1. Vollständige Welligkeitsmessung bietet bessere Charakterisierung. Wer mit der industriellen Qualifizierung von automatischen Prüfanlagen vertraut ist, kennt viele Punkte der Liste aus Inbetriebnahmeprotokollen. Einzig die 1 Der Brechungswinkel ist bei zylindrischen Bauteilen kein ausgeprägtes Merkmal. Die Welligkeitsmessung bietet durch die Neuvermessung des wirklichen Schallfelds bessere Ergebnisse und bildet die Empfindlichkeitsabweichung über den gesamten Querschnitt ab. 12

13 Prüfungsgleichmäßigkeit ist hinzugekommen, für die das kleinste gemessene Echo durch entsprechende Verstärkung kompensiert werden muss. Wie oben beschrieben, gibt die Welligkeitsmessung (Ripple and Uniformity) genau diese Information. Darüber hinaus garantiert die Vermessung des realen Schallfelds bei der Welligkeitsmessung die Prüfgleichmäßigkeit innerhalb bestimmter Grenzen. Sogar mit funktionslosen Elementen des Prüfkopfs kann die Prüfgleichmäßigkeit sichergestellt werden, da das Reflexionsvermögen der Testfehler innerhalb des gesamten Volumen des Testkörpers nachgewiesen wird. Zusammenfassung Die Phased Array Prüfung mit umfassenden Prüfköpfen zeigt hervorragende Ergebnisse bei der Auflösung im Nah- und Fernfeld, wie auch bei der Fehlererkennung und dem Signal- Rausch-Abstand. Obwohl die Anforderungen einzelner Luftfahrthersteller für Genehmigungsprozesse hoch sind, und der regelmäßige Performancenachweis sehr anspruchsvoll und komplex ist, zeigen sich deutliche ökonomische Vorteile beim ROWA- Prinzip durch die hohen Prüfleistungen im Vergleich mit Prüfung in Tauchtanks. Der SPSgesteuerte Teststangenmanipulator unterstützt den Bediener hinsichtlich kurzer Kalibrierungs- und Performanceüberprüfungszeiten. Auch wenn der Manipulator ursprünglich nicht dazu entwickelt wurde, unterstützt er die für die Prüfkopfqualifizierung notwendigen Messungen in Anlehnung an die ISO Dies belegt die Fähigkeiten moderner Prüfanlagen und die Aufrechterhaltung ihrer Zuverlässigkeit, die auch anspruchsvolle Normen wie sie für Produkte der Luftfahrtanwendungen herangezogen werden, dauerhaft erfüllen. Referenzen [1] Ripple and Uniformity Measurement of a Phased-Array Testing-Machine for Round Bar Testing Stephan FALTER, Josef MAIER and Ugur TEZCAN 17th World Conference on Nondestructive Testing, Oct 2008, Shanghai, China [2] 10 Years Experience in Industrial Phased Array Testing of Rolled Bars Josef MAIER and Gerhard Ferstl 18th World Conference on Nondestructive Testing, April 2012, Durban, South Africa 13