Infrarot-Thermografie zur Überwachung von mittels Kaltgasspritzen (Cold- Spray) reparierten Bauteilen unter zyklischer Belastung

  • Das Kaltgasspritzen ist ein vielversprechendes Verfahren für die Reparatur von metallischen Komponenten , insbesondere sicherheitsrelevante Bauteile in der Luft- und Raumfahrt. Durch die Abscheidung von Partikeln mit hoher Geschwindigkeit ohne Schmelzen entsteht eine mechanisch verbundene Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Beschichtung. Die Überwachung der Integrität dieser Grenzfläche unter Ermüdungsbelastung stellt jedoch nach wie vor eine Herausforderung dar, da die Grenzfläche nicht sichtbar ist. Die Röntgencomputertomographie (XCT) wird bereits häufig zur Charakterisierung von Defekten in Kaltgasspritzbeschichtungen und Grenzflächenbereichen eingesetzt. XCT bietet zwar hochauflösende Einblicke in interne Strukturen, ihre Anwendung bei mechanischen Prüfungen ist jedoch aufgrund praktischer Einschränkungen bei der In-situ-Implementierung begrenzt. In dieser Studie wurde die Infrarot-Thermografie (IRT) eingesetzt, um die Schadensentwicklung in kaltgespritzten Al6061-ProbenDas Kaltgasspritzen ist ein vielversprechendes Verfahren für die Reparatur von metallischen Komponenten , insbesondere sicherheitsrelevante Bauteile in der Luft- und Raumfahrt. Durch die Abscheidung von Partikeln mit hoher Geschwindigkeit ohne Schmelzen entsteht eine mechanisch verbundene Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Beschichtung. Die Überwachung der Integrität dieser Grenzfläche unter Ermüdungsbelastung stellt jedoch nach wie vor eine Herausforderung dar, da die Grenzfläche nicht sichtbar ist. Die Röntgencomputertomographie (XCT) wird bereits häufig zur Charakterisierung von Defekten in Kaltgasspritzbeschichtungen und Grenzflächenbereichen eingesetzt. XCT bietet zwar hochauflösende Einblicke in interne Strukturen, ihre Anwendung bei mechanischen Prüfungen ist jedoch aufgrund praktischer Einschränkungen bei der In-situ-Implementierung begrenzt. In dieser Studie wurde die Infrarot-Thermografie (IRT) eingesetzt, um die Schadensentwicklung in kaltgespritzten Al6061-Proben während Zug- und Ermüdungsbelastung zu überwachen. Eine gekühlte Infrarotkamera mit hoher Bildfrequenz wurde synchron mit den mechanischen Prüfungen eingesetzt, und die Daten wurden mit Lock-in-Thermografieverfahren verarbeitet, um Phasen- und Amplitudensignale zu extrahieren, die mit thermoelastischen und dissipativen Effekten in Zusammenhang stehen. Die IRT ermöglichte die Erkennung thermischer Anomalien an der Grenzfläche zwischen Beschichtung und Substrat, die mit der Rissbildung und -ausbreitung korrelierten. Parallel dazu wurde die digitale Bildkorrelation (DIC) angewendet, um Oberflächenverformungsfelder abzubilden. Der Vergleich von DIC und IRT ermöglichte eine multimodale Betrachtung der Schadensmechanismen. Die fraktografische Analyse bestätigte, dass die mit IRT identifizierten Bereiche gut mit der Rissentstehung an der Grenzfläche übereinstimmen. Diese Ergebnisse bestätigen den Wert der Infrarot-Thermografie als zerstörungsfreies Verfahren zur In-situ-Überwachung der strukturellen Integrität bei Kaltgasspritzreparaturen. Sie ergänzt XCT und DIC, indem sie eine kontinuierliche Verfolgung der Schadensentwicklung unter realistischen Belastungsbedingungen ermöglicht.zeige mehrzeige weniger

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  • 20251112_Somsubhro_Thermo25_Lock-in.pdf
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Autor*innen:Somsubhro ChaudhuriORCiD
Koautor*innen:Sruthi Krishna Kunji Purayil, Julius Kruse, Mauro MadiaORCiD, Sören Nielsen
Dokumenttyp:Vortrag
Veröffentlichungsform:Präsentation
Sprache:Deutsch
Jahr der Erstveröffentlichung:2025
Organisationseinheit der BAM:8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.3 Thermografische Verfahren
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Grenzflächenintegrität; Kaltgasspritzen; Lock-In; Thermografie
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Degradationsmechanismen
Veranstaltung:Thermo25: Infrarot-Thermografie im Dialog zwischen Forschung und Praxis
Veranstaltungsort:Garching bei München, Germany
Beginndatum der Veranstaltung:12.11.2025
Enddatum der Veranstaltung:13.11.2025
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:14.11.2025
Referierte Publikation:Nein
Eingeladener Vortrag (wissenschaftliche Konferenzen):Nein
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