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Ultrasound waves penetrate solid objects without damaging them. Their fields of application range from the imaging of internal organs in medicine, to interior testing of mechanical and chemical engineering components. However, ultrasonic systems can also be used to visualise the way the mechanical properties of reactive resins change during processing in the mould.
Ultraschallwellen durchdringen Festkörper, ohne sie zu schädigen. Der Einsatzbereich von Ultraschall reicht von der Darstellung der inneren Organe in
der Medizin bis zur Prüfung des Inneren von Bauteilen im Maschinen- und
Anlagenbau. Ultraschall-Systeme können jedoch auch genutzt werden, um
sichtbar zu machen, wie sich mechanische Eigenschaften von Reaktionsharzen
während ihrer Verarbeitung im Werkzeug verändern.
The curing conditions play an important role in the quality assurance of composite products.
Especially as composite materials are widely used in high tech areas so that they are required to fulfil high quality Standards. Some problems which occur during curing, for instance undercuring, can hardly be detected using Standard NDT investigations, mainly because they are manifested only at high temperatures, particularly close to glass-rubber-transition. On-line eure monitoring has the outstanding advantage that it can monitor the material parameters even at the highest temperatures possible.
In recent years eure monitoring with ultrasonic methods has become more populär. In comparison to dielectric methods mechanical parameters are measured directly. The quantities to be measured are the velocity and the attenuation of the sound wave. On this basis the storage and loss modulus can be calculated. Depending on the form of excitation with longitudinal or transversal waves these moduli are referred to as long wave or shear modulus.
Well developed Computer based technology and sensor materials are available in the non-destructive testing (NDT) market. The measuring equipment employed a commercial NDT System, which worked computer-aided. With a special Software the demands of automatic Operation under industrial conditions was accomplished. This measurement equipment was tested on composites. Its structure, performance and some practical results will be presented in the following paper.
In recent years eure monitoring with ultrasonic methods became more important. An on-line measurement System for industrial applications is presented in this paper. It operates in through-transmission and the measured parameters are the sound velocity and the attenuation of the sound wave. An objective of this paper is to establish the ränge of possible applications for an ultrasonic eure monitoring System.
Das Fließ-Härtungs-Verhalten von Duroplastformmassen wird gegenwärtig nur
unvollständig durch empirische Größen beschrieben. Diese ungenauen und
unsicheren Angaben können zu Schwierigkeiten bei der optimalen Einstellung
der Fertigungsmaschinen des Verarbeiters führen. Insbesondere Veränderungen
der Formmasseeigenschaften während des Transportes und der Lagerung stören
die Produktion. Das vorgestellte Messverfahren mit Ultraschall-sensoren ermöglicht
die schnelle und vollständige Erfassung des Fließ-Härtungs-Verhaltens, auch
während des technologischen Prozesses. Experimentelle Ergebnisse zu
Alterungs-erscheinungen dieser Formmassen illustrieren den Nutzen des
Verfahrens für Formmasse-produzenten und -verarbeiter.
Zusammenfassung
Der Ausgangspunkt für diese Arbeiten ist eine in [1] beschriebene Ultraschall-(US)-Sensorik zur Aushärtungskontrolle. Sie wurde für rieselfähige Formmassen entwickelt [2,3]. Darauf aufbauend ist es das Ziel der vorliegenden Arbeit, die Voraussetzungen für den Einsatz dieser Sensorik beim Harzinjektionsverfahren zu schaffen und ihre Kalibrierung durch rheologische und DSC-Messungen zu ermöglichen.
Der erste Teil des Beitrages beschäftigt sich mit dem technologischen Ablauf des Harzinjektionsverfahren und den Einsatzmöglichkeiten der US-Sensorik bei dieser Technologie. Ergebnisse von Schallgeschwindigkeits- und Dämpfungsmessungen für EP-Harze werden vorgestellt.
Im zweiten Teil wird auf das Kalibrieren der US-Sensorik für den Verarbeiter eingegangen. Es kann mittels der bisherigen Prozessführung oder durch Vergleich mit den Ergebnissen anderer Mess-Verfahren wie Rheometer- oder Differential-Scanning-Calerometry-(DSC)-Messungen erfolgen.
Ultrasound on-line NDT methods have been demonstrated as a useful tool for monitoring the curing reaction of thermosets. In order to achieve this ultrasound sensors are incorporated into compression, injection and RTM (resin transfer) mould. For many commercial products imprints or any surface markings upon the moulded product are undesirable. Due to its physical properties ultrasound has a large advantage over other techniques for similar applications. The sound wave can pass through the wall of the mould and direct contact with the moulded part is not required. In this particular case one fundamental problem is a good coupling of the sensors to the mould wall. Several mediums came into question but because of the high technical (e. g. temperature and long time stability) and practical demands, it was decided that dry (non-fluid) coupling would be the most promising candidate. A handful of coupling foils suitable also at high temperatures and for long time application under industrial conditions were tested and are presented in this paper.