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Research & Advanced EngineeringVDI – Expertenforum April 2010
Gibt es großserientaugliche zerstörungsfreie Prüfmethoden zur Beurteilung des
Klebstofffüllgrades im Automobilbau?
Inga WehmeyerMaik Broda
Ford Forschungszentrum Aachen GmbH
VDI-Expertenforum – Zerstörungsfreie Prüfung an IndustriebauteilenGarching, 13. April 2010
Research & Advanced EngineeringVDI – Expertenforum April 2010
Gliederung
• Zerstörungsfreie Prüfverfahren bei Ford
• VDI-Fachausschuss ZfP
• Anforderungen an den Klebstofffüllgrad in Bördelflanschen
• Vergleich von Prüfmethoden
• Neutronenradiographie
• Röntgen-Computertomographie
• Röntgendurchstrahlung (Radiographie)
• Ultraschall
• Thermographie
• Zusammenfassung & Ausblick
Research & Advanced EngineeringVDI – Expertenforum April 2010
Zerstörungsfreie Prüfverfahren bei Ford (Beispiele)
• Serieneinsatz:
• Ultraschallprüfung von Schweißnähten
• Röntgendurchstrahlung von Gussteilen (Alu & Mg)
• Entwicklung Europa / Nordamerika:
• Film-Radiographie
• Digital-Radiographie
• Echtzeit-Radiographie
• Röntgen-Computertomographie
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VDI-Fachausschuss:
„Anwendungsnahe zerstörungsfreie Werkstoff- und Bauteilprüfung“
• Teilprojekt: Großserientaugliche zerstörungsfreie Prüfung des Klebstofffüllgrades im Bördelflansch von PKW-Türen
• Aktives Konsortium:
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Beurteilung des Füllgrades
~40 / 0 / 0 ~60 / ~40 / 0
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1
2
3 4 5 6 7
8
9
1
2
KritischerBereich
KritischerBereich
~ 690 mm
Validierung der Prüfmethoden -1-
• Der untere Teil einer PKW-Tür (bewusst mit Fehlern versehene Versuchstür, ohne Lackierung) wird nacheinander an alle Projektpartner geschickt.
• Das Außenblech einer identischen Tür wurde aufgebördelt. Zur besseren Übersicht wurde die Bördelkante in Abschnitte von 10 cm eingeteilt und abschnittweise fotografiert.
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8
9
7
Kritischer Bereich
1
2
3 4 5 6 7
8
9
Validierung der Prüfmethoden -2-
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Vergleich der Prüfmethoden
• Neutronenradiographie
• Röntgen-Computertomographie
• Röntgendurchstrahlung (Radiographie)
• Ultraschall
• Thermographie
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Neutronenradiographie - Messaufbau
Neutronenradiographie (Anlage FRM II, TU München)
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Neutronenradiographie Ergebnisse
Größe des Messfeldes:120 * 120 mm
Hinterer Teil der Tür (von innen betrachtet)
Vorderer Teil der Tür(von außen betrachtet)
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Detailanalyse der Ergebnisse
Lufteinschluss
Ende Bördelfalz
Klebstofffront Innenseite(zw. Innenblech und Bördelfalz)
Blechdickensprung
Ende Innenblech
1 cm
Klebstofffront Außenseite(zw. Außenblech und Innenblech)
Absatz Innenblech
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Klebstofffronten
Fehlstelle
1 cm
Validierung Neutronenradiographie -1-
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Klebstoffwulst wurde nicht verpresst
Validierung Neutronenradiographie -2-
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Röntgen-Computertomographie
Aufgrund der Auflösung ist die Röntgen-Computertomographie für Bauteile dieser Größenordnung nicht geeignet
CT-Großanlage (DLR) Detektor (links), Mikrofokus Röntgenröhre (rechts)
3D CT-Analyse
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Röntgendurchstrahlung - Ergebnisbeispiele
Variation der Intensität
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Vergleich Röntgendurchstrahlung & Neutronenradiographie
Röntgendurchstrahlung Neutronenradiographie
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Vergleich Neutronenradiographie & Röntgendurchstrahlung
1 cm
Neutronenradiographie
Röntgendurchstrahlung
Röntgendurchstrahlung
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Ultraschallmessung
x x
y
20
5
5
9,5
14
Fahrweg [mm]
Spur [m
m]
Messfläche: ca. 2 mm x 2 mm Messpunktabstand: 0,2 mm Spurabstand: 0,2 mm Fahrweg in X: 0 – 200 mm
200
Prüfbereich
nicht verklebt verklebt
• Vorherige Untersuchungen haben gute Ergebnisse bei der Messung von Metall-Klebstoff-Metall-Verbindungen ergeben.
• Messbereich und Ergebnisse der Ultraschallmessung der Blechverklebung (BAM)
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Vergleich Ultraschall & Neutronenradiographie
Hellblau = nicht verklebt
• Die durchgeführten Messungen von Metall-Klebstoff-Metall-Klebstoff-Metall-Verbindungen zeigen zunächst keine eindeutigen Übereinstimmungen zu den Ergebnissen der Neutronenradiographie.
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Lock-in Thermographie
Türinnenseite
Messergebnisse Lock-in Thermographie, Phasenverschiebung, Frequenz 2 Hz (DLR, edevis)
Türaußenseite
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Vergleich Thermographie & Neutronenradiographie
Die Thermographie ist für dieses Bauteil nicht geeignet, da lediglich sehr große Fehlstellen dargestellt werden können.
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Zusammenfassung & Ausblick
Bisherige Ergebnisse der ZfP der PKW-Tür:
• Neutronenradiographie liefert das beste Kontrastverhältnis
• Röntgendurchstrahlung hat ein gutes Kontrastverhältnis und eine hohe Auflösung
• Röntgen-Computertomographie aufgrund der Auflösung ungeeignet
• Ultraschallverfahren muss weiter analysiert werden
• Thermographie nicht geeignet, da die Auflösung zu gering ist
Weitere zu untersuchende Prüfverfahren:
• Ultraschall - Detailuntersuchungen
• Röntgen – Klebstoff mit Kontrastmittel
• Wirbelstrom
Abschließende Beurteilung der Möglichkeit eines Einsatzes in der Großserie.
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