Robotergestützte Ultraschallprüfung von Objekten mit komplexen Geometrien

  • Durch den Einsatz moderner digitaler Design- und Fertigungsmethoden wachsen einerseits die Komplexität von Bauteilen, andererseits der Bedarf an Informationen über deren Qualität und Zustand. Damit steigen auch die Anforderungen an die zerstörungsfreie Prüfung, die im Zuge von ZfP 4.0 automatisierte und flexible, innovative Prüfmethoden erfordert. Das gilt insbesondere für Objekte, deren Oberflächengeometrien über plane Flächen und eindimensionale Krümmungen hinausgehen. Um zu zeigen, wie eine Ultraschallprüfung von Objekten mit komplexer Oberflächengeometrie realisiert werden kann, wurde an der BAM eine roboterbasierte Demonstratoranlage entwickelt. Dabei führt ein Roboterarm einen Array-Prüfkopf in Tauchtechnik senkrecht über die Prüffläche. Die dafür erforderliche Prüfbahn kann entweder anhand der CAD-Geometrie oder mithilfe einer Punktewolke der Prüffläche, die vorab mit einem am Roboter angebrachten Laser-Profilometer erfasst wird, ermittelt werden. Zur Erhöhung derDurch den Einsatz moderner digitaler Design- und Fertigungsmethoden wachsen einerseits die Komplexität von Bauteilen, andererseits der Bedarf an Informationen über deren Qualität und Zustand. Damit steigen auch die Anforderungen an die zerstörungsfreie Prüfung, die im Zuge von ZfP 4.0 automatisierte und flexible, innovative Prüfmethoden erfordert. Das gilt insbesondere für Objekte, deren Oberflächengeometrien über plane Flächen und eindimensionale Krümmungen hinausgehen. Um zu zeigen, wie eine Ultraschallprüfung von Objekten mit komplexer Oberflächengeometrie realisiert werden kann, wurde an der BAM eine roboterbasierte Demonstratoranlage entwickelt. Dabei führt ein Roboterarm einen Array-Prüfkopf in Tauchtechnik senkrecht über die Prüffläche. Die dafür erforderliche Prüfbahn kann entweder anhand der CAD-Geometrie oder mithilfe einer Punktewolke der Prüffläche, die vorab mit einem am Roboter angebrachten Laser-Profilometer erfasst wird, ermittelt werden. Zur Erhöhung der Genauigkeit werden der Lasersensor und der Ultraschallprüfkopf automatisiert mit dafür entwickelten Routinen am Roboter eingemessen. Durch bildgebende Verfahren und eine automatische Auswertung der Bilder kann die in Tauchtechnik auftretende Brechung des Schallbündels an der Prüfteiloberfläche berücksichtigt werden, was die ortsrichtige Rekonstruktion von Anzeigen aus dem Prüfteilinneren bzw. der Rückwand ermöglicht. Durch Rückführung der Anzeigen in ein gemeinsames Koordinatensystem entsteht eine 3D-Rekonstruktion des Prüfteils. Der vorliegende Beitrag stellt die Demonstratoranlage und die angewendeten Methoden im Detail vor und nennt Anwendungsbeispiele.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Christian Hassenstein
Koautor*innen:Thomas Heckel, Philipp Daniel HirschORCiD, Jonas Wassermann, Jens Prager, Friedrich Bake
Dokumenttyp:Vortrag
Veröffentlichungsform:Präsentation
Sprache:Deutsch
Jahr der Erstveröffentlichung:2025
Organisationseinheit der BAM:8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.4 Akustische und elektromagnetische Verfahren
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Defekterkennung; Robotik; Turbinenschaufel; Ultraschall; Wanddicke
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Advanced Materials
Veranstaltung:DGZfP Jahrestagung 2025
Veranstaltungsort:Berlin, Germany
Beginndatum der Veranstaltung:26.05.2025
Enddatum der Veranstaltung:28.05.2025
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:18.06.2025
Referierte Publikation:Nein
Eingeladener Vortrag (wissenschaftliche Konferenzen):Nein
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