Fortschritte bei tragbarem Phased-Array-Ultraschall für die Luft- und Raumfahrt
Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP, NDT) spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der strukturellen Integrität, der Lufttüchtigkeit und der langfristigen Sicherheit von Flugzeugen. Kritische Bauteile und Baugruppen werden während der gesamten Nutzungsdauer eines Flugzeugs kontinuierlich geprüft, um die ordnungsgemäße Funktion und die Einhaltung der Vorschriften sicherzustellen. Mit der Weiterentwicklung der Flugzeugkonstruktionen – angetrieben durch den zunehmenden Einsatz von Verbundwerkstoffen, komplexen Geometrien und fortschrittlichen Fügetechniken – müssen sich auch die Inspektionstechnologien parallel weiterentwickeln, um diesen aufkommenden Herausforderungen gerecht zu werden.
OmniScan X4 Multi-Technologie Phased-Array-Fehlerprüfgerät für die zerstörungsfreie Prüfung in der Luft- und Raumfahrt
Die Luft- und Raumfahrtindustrie verlangt Inspektionslösungen, die genau, flexibel und effizient sind, unabhängig davon, ob sie in der Fertigung oder bei der Instandhaltung eingesetzt werden. Das jüngste Webinar von Evident, „OmniScan™ X4: „Fortschritte bei tragbaren Phased-Array-Systemen für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt“ untersuchte, wie die Phased-Array-Ultraschallprüfplattform OmniScan X4 (PAUT) diese Anforderungen unterstützt. Die Sitzung hob die multitechnologischen Fähigkeiten des Systems, fortschrittliche Bildgebungstechniken und integrierte Software-Workflows hervor und veranschaulichte, wie der OmniScan X4 die Luft- und Raumfahrtfertigung, die Endmontage und die Wartung unterstützt.
Das Webinar wurde von Florin Turcu, Senior Application Engineer, NDT, und Benoit Cabirol, NDT Product Application Leader, geleitet. Ihre Präsentation verband einen technischen Überblick über die Plattform mit praktischen Anwendungsbeispielen und zeigte, wie verbesserte Tragbarkeit, Bildgebungsleistung und digitale Analyse zu zuverlässigeren, wiederholbaren und effizienteren Luft- und Raumfahrtinspektionen führen.
Die Inspektionslandschaft in der Luft- und Raumfahrt und Herausforderungen der zerstörungsfreien Prüfung
Die Inspektion in der Luft- und Raumfahrt erstreckt sich über den gesamten Lebenszyklus eines Flugzeugs, von der Rohmaterialprüfung und Komponentenfertigung bis hin zur Endmontage und Instandhaltung im Betrieb. Inspektoren müssen routinemäßig Korrosion, Rissbildung, Ablösungen, Delaminationen, Dickenschwankungen und andere Diskontinuitäten in Materialien wie Aluminium- oder Titanlegierungen, kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) und Hybridstrukturen erkennen.
Um diese Bandbreite an Inspektionsszenarien abzudecken, müssen Luft- und Raumfahrtinspektoren mehrere Ultraschallverfahren beherrschen und Geräte verwenden, die auf gleichbleibende Leistung, Vielseitigkeit und einfache Bedienung ausgelegt sind. Wie Florin und Benoit betonten, können andere Techniken, wie beispielsweise Eddy Current und Eddy Current Array, eingesetzt werden, um weitere Herausforderungen bei der Inspektion in der Luft- und Raumfahrt zu bewältigen. Der Fehlerdetektor OmniScan X4 ist so konzipiert, dass er viele Anwendungen mit einer breiten Palette von Phased-Array- oder Ultraschallsonden, Scannern und Techniken unterstützt.
„Bei der Inspektion in der Luft- und Raumfahrt hat man es mit einer Vielzahl von Materialien, Fehlertypen und Inspektionsphasen zu tun, daher ist die Anwendung einer einzigen Inspektionsmethode selten ausreichend.“
OmniScan X4: Eine tragbare Phased-Array-Plattform für die Luft- und Raumfahrt
Im Mittelpunkt des Webinars stand Evidents tragbarer Phased-Array-Fehlerdetektor OmniScan X4. Für sowohl manuelle als auch automatisierte Inspektionen konzipiert, integriert die Plattform leistungsstarke Elektronik, Mehrkanalfähigkeit und fortschrittliche Bildgebungsmodi in einem robusten, feldeinsatzbereiten Formfaktor.
Florin und Benoit stellten fest, dass der OmniScan X4 nicht auf eine einzige Anwendung beschränkt ist. Stattdessen fungiert sie als flexible Inspektionsplattform, die an die Fertigungsqualitätskontrolle, Endmontageprüfung sowie vorbeugende oder korrektive Instandhaltung angepasst werden kann. Diese Anpassungsfähigkeit ist besonders in der Luft- und Raumfahrt von großem Wert, da die Prüfanforderungen bei Flugzeugzellen, Triebwerken und Strukturbauteilen erheblich variieren.
Das Webinar beinhaltete eine Live-Demonstration der Inspektion von Verbundplatten mittels einer lokalen Immersionstechnik, die den RollerFORM™-Scanner mit dem OmniScan X4 kombinierte.
Prüfung von CFK-Verbundplatten mittels RollerFORM und lokaler Tauchprüfung
Verbundstrukturen finden in modernen Flugzeugen immer häufiger Anwendung und stellen besondere Herausforderungen bei der Inspektion dar. Ein zentraler Abschnitt des Webinars widmete sich der Inspektion von Verbundwerkstoffplatten und spiegelt deren wachsende Bedeutung wider, da die Hersteller den Einsatz von Verbundmaterialien immer weiter ausbauen.
Während einer Live-Demonstration führte Florin eine Inspektion mit dem RollerFORM-Scanner in Kombination mit dem OmniScan X4 durch und veranschaulichte dabei eine lokale Immersionstechnik. Im Gegensatz zu herkömmlichen Immersionssystemen verwendet dieser Ansatz eine geschlossene Wassersäule, die in das Scannerrad integriert ist. Diese Konstruktion sorgt für eine gleichmäßige akustische Kopplung bei minimalem Wasserverbrauch – ein praktischer Vorteil sowohl für Produktionsumgebungen als auch für die Flugzeugwartung. Das Verfahren ermöglicht nicht nur die zuverlässige Erkennung von Delaminationen und Ablösungen, sondern unterstützt auch die Dickenmessung über einen großen Bereich.
Die Demonstration hob mehrere technische Vorteile dieses Ansatzes hervor, darunter eine verbesserte Auflösung nahe der Oberfläche, Unterstützung großer Aperturen mit 64- oder 128-Element-Sonden, Betriebsfrequenzen typischerweise im Bereich von 1 bis 5 MHz sowie eine effiziente Abdeckung großer Verbundwerkstoffflächen.
„Die lokale Immersion mit dem X4 und RollerFORM ist eine praktische, effiziente Alternative zu vollständigen Immersionssystemen, insbesondere in Fertigungs- und Wartungsumgebungen der Luft- und Raumfahrt.“
Zu den Highlights von AeroView-Analysis gehören ein individueller Layout-Manager, ein anpassbarer Paletteneditor, Verstärkung für die Analyse, Soft Time-Corrected Gain (TCG), Freihandvermessung, Haftnotizen und eine Anzeige-Tabelle.
Von der Datenerfassung zur Erkenntnis: AeroView-Analysis-Software
Die Erfassung qualitativ hochwertiger Inspektionsdaten ist nur ein Teil des Inspektionsprozesses in der Luft- und Raumfahrt. Eine effektive Analyse, Interpretation und Berichterstattung dieser Daten ist ebenso entscheidend.
Im Rahmen des Webinars stellte Benoit AeroView™-Analysis vor, die Softwareumgebung von Evident für die Analyse von Ultraschall (UT) Phased-Array (PAUT)-Daten. AeroView-Analysis wurde zur Unterstützung von Inspektionsabläufen in der Luft- und Raumfahrt entwickelt und bietet Werkzeuge für eine detaillierte Auswertung und standardisierte Berichterstellung. Zu den wichtigsten Funktionen gehören anpassbare Layouts und Farbpaletten, Analyse-Gain und Soft Time Corrected Gain (TCG), Freihand-Größenbestimmung und Beschriftungswerkzeuge, Indikationstabellen mit statistischen Zusammenfassungen, Signal-Rausch-Verhältnis (SNR)-Analysewerkzeuge und die automatische Berichtserstellung. Darüber hinaus ermöglicht die Software, alle Ansichten im Maßstab 1:1 darzustellen, wodurch Inspektoren die räumliche Genauigkeit bei der Bewertung von Fehlergröße und -lage sicherstellen können.
AeroView-Inspection in der Praxis
Benoit zeigte AeroView-Inspection, die PC-Software von Evident, die mit einem OmniScan X4 verbunden ist, um wiederkehrende oder umfangreiche Daten zu erfassen.
Die Demonstration umfasste Inspektionen, die mit wandnahen Sonden durchgeführt wurden, die auf einem Glider XY scanner montiert waren. Diese Konfiguration ist für die Auflösung im oberflächennahen Bereich optimiert und eignet sich hervorragend zur Inspektion dünner Hautstrukturen, verklebter Strukturen und von Fehlern unter der Oberfläche. Es ist außerdem darauf ausgelegt, oberflächennahe Totzonen zu minimieren und sowohl manuelle als auch automatisierte Prüfverfahren zu unterstützen.
Gemeinsam ermöglichen AeroView-Inspection, wandnahe Sonden und spezielle Keile Luft- und Raumfahrtinspektoren, kleine Defekte zu erkennen, die sonst durch oberflächennahe Totzonen verdeckt würden.
Das Webinar beinhaltete eine Live-Demonstration der Risserkennung und -bewertung in einem Aluminiumbauteil mittels PCI (Phasenkohärenz-Bildgebung), wodurch Rissspitzen und -verzweigungen auf dem resultierenden Bild hervorgehoben werden.
Fortschrittliche Bildgebung für die Luft- und Raumfahrt: TFM und Phasenkohärenz-Bildgebung
Im abschließenden technischen Abschnitt des Webinars lag der Schwerpunkt auf fortgeschrittenen Bildgebungstechniken, insbesondere auf der Phasenkohärenz-Bildgebung (PCI). Im Gegensatz zu herkömmlichen amplitudenbasierten Bildgebungsverfahren nutzt PCI Phaseninformationen, um die Sichtbarkeit von Rissspitzen und Verzweigungen zu verbessern. Diese Fähigkeit ist besonders nützlich für die Beurteilung von Ermüdungsrissen in Aluminiumkonstruktionen, einem häufigen Problem bei alternden Flugzeugflotten.
Benoit und Florin demonstrierten, dass PCI in den OmniScan X4 integriert ist. Darüber hinaus gibt die im Gerät integrierte „Anwendungsvoreinstellung“ den Prüfern Sicherheit im Umgang mit dieser neuen Bildgebungstechnik. Der durch die Phasenkohärenz-Bildgebung (PCI) erzielte verbesserte Kontrast und die verbesserte Klarheit ermöglichen eine genauere Fehlercharakterisierung und fundiertere Entscheidungen bei der Instandhaltung.
Ein einheitlicher Ansatz für Arbeitsabläufe in der zerstörungsfreien Prüfung (NDT) in der Luft- und Raumfahrt
Ein zentrales Ergebnis des OmniScan X4-Webinars war die Bedeutung eines integrierten NDT-Ökosystems. Die Hardware, Sonden, Scanner und Software von Evident sind so konzipiert, dass sie als integrierter Workflow arbeiten – von der Datenerfassung mit dem OmniScan X4 bis zur Analyse und Berichterstellung mit der AeroView-Software.
Von fortschrittlichen Prüfverfahren für Verbundwerkstoffe bis hin zu integrierten Analyse-Workflows stellt das OmniScan X4-Ökosystem einen Wandel hin zu vernetzteren und konsistenteren Inspektionsprozessen in der Luft- und Raumfahrt dar. Für Luft- und Raumfahrtunternehmen ermöglicht dieser Ansatz eine größere Wiederholbarkeit der Inspektionen, eine verbesserte Fehlererkennung und -charakterisierung, optimierte Schulungen und Implementierung sowie eine verbesserte Rückverfolgbarkeit und Dokumentation.
„Der wahre Wert der zerstörungsfreien Prüfung in der Luft- und Raumfahrt liegt in der Vielseitigkeit – ein einziges System, das mehrere PAUT-Methoden und Arbeitsabläufe unterstützt, um verschiedene Materialien zu prüfen, wenn sich die Prüfanforderungen ändern.“
OmniScan X4: Webinar „Fortschritte bei tragbaren Phased-Array-Systemen für die Luft- und Raumfahrt“ mit den Evident-Experten Florin Turcu und Benoit Cabirol
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