Schadensdetektion und Charakterisierung von kaltgasgespritzten Funktionsschichten

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung von Methoden zur Schadensdetektion sowie der Charakterisierung von kaltgasgespritzten Funktionsschichten auf Leichtbaustrukturen anhand akustischer und optischer Messtechnik. Dabei wird detailliert auf die Methoden sowie Grenzen der Verfahren eingegangen und aufgezeigt, inwieweit eine entsprechende Evaluierung der Funktionsschichten möglich ist. Hierzu wird nach einer kurzen Einführung in die Grundlagen der Analyse von Körperschallsignalen sowie deren Anwendungsbereiche, auf die diversen Untersuchungen im Rahmen der Arbeit hinsichtlich einer Schadensdetektion sowie Charakterisierung der Schichtdicke eingegangen. Für die Analysen wurden eine Vielzahl an Versuchen durchgeführt und die entsprechenden Proben metallografisch untersucht. Die während der Beschichtung der Strukturen aufgezeichneten Körperschallsignale sind durch verschiedenste Verarbeitungsschritte, wie die schwellwertbasierte Extraktion der Messdaten, die prozesszeitadaptive Effektivwertbildung oder auch Filterung der Messdaten verarbeitet worden.
Zur Schadensdetektion der Funktionsschichten werden verschiedenste Kenngrößen aus dem Zeit- wie auch aus dem Frequenzbereich auf deren Eignung hin zur Überwachung der erzielten Schichtqualität durch den Abgleich mit den erzeugten metallografischen Untersuchungen analysiert und bewertet.
Für die Charakterisierung der Schichtdicke wird ein neues Verfahren beschrieben, dass eine, im Rahmen dieser Arbeit, sowohl quantitative sowie qualitative Rekonstruktion der Schichtdicke unter Zuhilfenahme von a priori Wissen bzgl. der applizierten Schichten durch die Analyse der aufgezeichneten Schallemissionssignalen zulässt. Ebenso werden die aktuellen Herausforderungen dargestellt, die sich bei der Bestimmung der Schichtdicke durch die Analyse der Körperschallsignale ergeben. Des Weiteren werden ein optisches Messsystem, die durchgeführten Datenverarbeitungsschritte sowie die Kalibrierung des Systems vorgestellt, mit dem eine quantitative Bestimmung der Schichtdicke am Realbauteil durchgeführt werden kann. Abschließend erfolgt die Bestimmung der Schichtdicke am Realbauteil im Abgleich mit einer metallografischen Analyse.