System zur In-situ-Defekterkennung in Verbundwerkstoffen während der Aushärtung

Typischerweise wird die zerstörungsfreie Bewertung von Verbundwerkstoffen – durch Ultraschall oder andere Mittel – entweder vor oder nach dem Aushärtungsprozess durchgeführt, aber viele Defekte verschwinden und bilden sich während des Aushärtens. Das NASA Langley Research Center entwickelte in Zusammenarbeit mit Analytical Mechanics Associates ein automatisiertes Ultraschall-Scansystem zur In-situ-Härtungsüberwachung und Fehlererkennung von Verbundwerkstoffen in einem Autoklaven oder Ofen.

Das zerstörungsfreie System besteht aus einem tragbaren, automatisierten C-Scan-Ultraschallsystem mit einer angeschlossenen Ultraschall-Kontaktsonde. Der Scanner befindet sich in einem isolierten Behälter, der die temperaturempfindlichen Komponenten des Scanners schützt. Ein Kühlsystem mit flüssigem Stickstoff hält das Innere des Behälters unter 38 °C. Ein motorisierter X-Y-Rasterscanner ist in einem unversiegelten Kühlbehälter aus porösen Isolierplatten montiert, wobei ein freitragender Abtastarm durch einen Schlitz aus dem Kühlbehälter herausragt.

Der Kühlbehälter, in dem sich der X-Y-Rasterscanner befindet, wird regelmäßig mit einem Zufuhrsystem für flüssigen Stickstoff (LN2) gekühlt. Flexible Faltenbälge in der Schlitzöffnung der Box minimieren die Wärmeübertragung zwischen der Box und der externen Autoklavenumgebung. Der Kasten und der Abtastarm befinden sich auf einer Werkzeugplatte aus Präzisionsguss. Zwischen dem Wandler und der Werkzeugplatte wird eine dünne Schicht Ultraschall-Koppelmittel angeordnet. Die Verbundteile werden auf der anderen Seite der Werkzeugplatte vakuumverpackt und inspiziert. Das Scansystem im Behälter ist mit der Steuerung außerhalb des Autoklaven verbunden. Das System kann während des Aushärtungsprozesses mehrmals A-Scan-, B-Scan- und C-Scan-Bilder der Verbundplatte liefern.

Das System bietet eine Echtzeitüberwachung der Defektbildung und -bewegung während der Aushärtung. Dies bietet nicht nur ein besseres Verständnis von Fehlerquellen und -senken, sondern auch die Möglichkeit, Prozessmodelle für die Vorhersage von Heilungsprozessfehlern genauer zu validieren. Das System zeigt während der Aushärtung auch die Position von Fehlern bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen durch die Dicke mit Echtzeit-Lokalisierung und -Verfolgung an. Dies wurde sowohl für absichtlich eingebrachte Porosität (d. h. beim Auflegen eingeschlossen) als auch für verarbeitungsbedingte Porosität (z. B. infolge einer ungleichmäßigen Druckverteilung auf einem Teil) nachgewiesen.

Die Technologie kann als zerstörungsfreies Bewertungssystem verwendet werden, wenn Verbundteile in einem Ofen oder Autoklav hergestellt werden, einschließlich Duroplaste, Thermoplaste, Verbundlaminate, Hochtemperaturharze und Keramiken.

Die NASA sucht aktiv nach Lizenznehmern zur Kommerzialisierung dieser Technologie. Bitte wenden Sie sich an den Licensing Concierge der NASA unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! JavaScript muss aktiviert werden, damit sie angezeigt werden kann. oder rufen Sie uns unter 202-358-7432 an, um Lizenzierungsgespräche zu initiieren. Folgen Sie diesem Link hier für mehr Informationen.