Zerstörungsfreie Risserkennung mittels Ultraschallthermografie

• Die ultraschallangeregte Thermografie (auch als Vibrothermografie bezeichnet) ist ein überlegenes Verfahren zur Erkennung von Rissen in Holzbrettern, Holzplatten und Holzoberflächen.
• Die Ultraschallthermografie ermöglicht eine äußerst genaue, präzise und schnelle Erkennung, ohne das untersuchte Material zu zerstören.
• Als zerstörungsfreies Detektionsverfahren übertrifft die Ultraschall-Vibrothermografie die Online-Thermografie hinsichtlich der Genauigkeit.

Riss- und Fehlererkennung mittels Ultraschallthermografie

Vorteile der Fehlererkennung mittels Ultraschallthermografie:

• Hohe Genauigkeit und Präzision
• Schnelle Prüfung (in wenigen Sekunden oder weniger)
• Große Prüftiefe
• Zerstörungsfreie Prüfung

Thermografische Verfahren basieren auf Infrarottechnik und können Informationen über die Struktur eines Materials unterhalb seiner Oberfläche liefern. Dazu werden Unterschiede in der Wärmeabstrahlung der Oberfläche beobachtet und mit Infrarotkameras erfasst. Die Abstrahlung hängt von der Wärmeleitung im Material ab. Je nachdem, wie die Wärmeübertragung ausgelöst wird, werden thermografische Verfahren in passive und aktive Verfahren unterteilt. Bei der aktiven Thermografie kann die Wärmeübertragung durch eine externe Energieanregung mittels elektromagnetischer Strahlung oder Ultraschall (auch als Ultraschallschwingungen bezeichnet) eingeleitet werden und hängt von physikalischen Eigenschaften des Materials wie Wärmeleitfähigkeit und Temperaturleitfähigkeit, Dichte, Feuchtigkeitsgehalt usw. ab. Wenn eine Fehlstelle unterhalb der Oberfläche bessere wärmeisolierende Eigenschaften als das übrige Material aufweist, wirkt sie als Barriere für die Wärmeübertragung, sodass der Emissionsgrad der Oberfläche oberhalb der Fehlstelle höher ist (Meinlschmidt, 2005).

Versuchsaufbau zur ultraschallangeregten Thermografie – Forschungsarbeit von D. Popovic 2015

Die ultraschallangeregte Thermografie (UET) ist eine Variante der Vibrothermografie (Maldague 2001). Im Gegensatz zu den meisten thermografischen Verfahren ist die ultraschallangeregte Thermografie ein kontaktgebundenes Verfahren. Eine Sonotrode wird in direkten Kontakt mit einem Prüfkörper gebracht, um diesen mit einer mechanischen Welle anzuregen. In Rissen und/oder anderen Ablösungen entsteht durch Reibung lokal Wärme, wobei mechanische Energie direkt in thermische Energie umgewandelt wird (Maldague 2001). Die eingeleitete Wärmeübertragung führt zur Wärmeabstrahlung von der Oberfläche des Prüfkörpers. Innerhalb von Millisekunden wird ein lokaler Temperaturanstieg erreicht, den eine Infrarotkamera als helle IR-Quelle vor einem dunklen Hintergrund abbildet (Cho et al. 2007).