Ein Beitrag zur Entwicklung eines portablen Systems zur bewegungsinduzierten Wirbelstromprüfung

Otterbach, Jan Marc GND

Die zerstörungsfreie Prüfung ist von besonderer Bedeutung im Lebenszyklus technischer Produkte. Insbesondere bei sicherheitsrelevanten Komponenten in Flugzeugen, Zügen, Pipelines oder Kraftwerken helfen Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung, Qualitätsmängel bereits während des Herstellungsprozesses oder in regelmäßigen Wartungskontrollen zu erkennen, ohne deren Funktion zu beeinträchtigen. Heute erfordern steigende Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen sowie die Entwicklung neuer Materialien für moderne Leichtbaukonstruktionen immer zuverlässigere Prüfverfahren, um den ordnungsgemäßen Betrieb von Bauteilen und technischen Anlagen zu gewährleisten. Für die Untersuchung von Bauteilen aus metallischen Werkstoffen kommen häufig Wirbelstromprüfverfahren zum Einsatz. Im Gegensatz zu klassischen Induktionsverfahren werden die Wirbelströme bei der bewegungsinduzierten Wirbelstromprüfung durch die Relativbewegung zwischen einer Magnetfeldquelle und einem elektrisch leitfähigen Prüfkörper hervorgerufen. Die dabei auftretenden physikalischen Effekte ermöglichen die Detektion von Fehlern im Prüfkörper. Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Prinzips für ein portables System zur bewegungsinduzierten Wirbelstromprüfung, welches für den Einsatz als handgeführtes Prüfgerät zur Untersuchung von Bauteilen an ihrem Einsatzort geeignet ist. Nach einer Einführung in die zerstörungsfreie Prüfung und die in der Industrie am häufigsten eingesetzten Prüfverfahren, werden die bekannten Verfahren der bewegungsinduzierten Wirbelstromprüfung vorgestellt. Basierend auf den Erkenntnissen vorangegangener Studien im Bereich der bewegungsinduzierten Wirbelstromprüfung, erfolgt die Präzisierung der Anforderungen an das zu entwickelnde Sensorsystem und die Diskussion möglicher Lösungsvarianten. Im Rahmen dieser Ideenfindung werden zwei favorisierte Lösungsvarianten beschrieben, für die jeweils ein Messsystem zur experimentellen Validierung entwickelt und aufgebaut wird. Außerdem werden die angewendeten Verfahren der Messdatenauswertung erläutert. Das für den Anwendungszweck besser geeignete Prinzip wird anhand eines Variantenvergleichs ermittelt. Weiterführende Experimente mit dem ausgewählten Sensorsystem dienen dazu, Handlungsempfehlungen für dessen Einsatz als handgeführtes Prüfgerät abzuleiten. Darüber hinaus werden verschiedene Möglichkeiten zur Darstellung und Interpretation von Prüfergebnissen aufgezeigt.

Non-destructive testing is of crucial importance in the product life cycle of technical products. Especially in the case of safety-relevant components in aircraft, trains, pipelines or power plants, non-destructive testing methods help to detect quality defects already during the manufacturing process or in regular maintenance checks without impairing their function. Today, increasing quality and safety requirements as well as the development of new materials for modern lightweight constructions require ever more reliable test procedures in order to guarantee the proper operation of components and technical systems. Eddy current testing methods are used to inspect components made of metallic materials. In contrast to classical induction methods, eddy currents in motion-induced eddy current testing are caused by the relative motion between a magnetic field source and an electrically conductive specimen. The resulting physical effects enable the detection of defects in the specimen. The subject of this work is the development of a principle for a portable system for motion-induced eddy current testing, which is suitable for use as a hand-held testing device to inspect components at their place of use. After an introduction to non-destructive testing and the testing methods most frequently used in industry, the known methods of motion-induced eddy current testing are presented. Based on the findings of previous studies in the field of motion-induced eddy current testing, the requirements for the sensor system to be developed will be specified and possible solution variants discussed. In the context of this brainstorming, two favoured solution variants are described, for each a measuring system for experimental validation is developed and set up. In addition, the applied methods of measurement data evaluation are explained. The principle most suitable for the application purpose will be determined based on a comparison of variants. Further experiments with the selected sensor system serve to derive recommendations for its use as a hand-held test device. In addition, various possibilities for the presentation and interpretation of test results are shown.

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