Qualifizierung der Luftultraschalltechnologie als zerstörungsfreies Prüfverfahren für Fügeverbindungen im Karosseriebau

Die Ultraschallprüfung ist im Fahrzeugkarosseriebau das wichtigste zerstörungsfreie Prüfverfahren für den Nachweis der Verbindungsfestigkeit von punktförmigen Fügeverbindungen. In dieser Arbeit wird untersucht, inwiefern luftgekoppelter Ultraschall die bisherigen, berührenden Ultraschall-Prüftechnologien ersetzen kann.
Aufgrund der großen Schallschwächung und der extremen, werkstoffbedingten Impedanzunterschiede an Grenzflächen, ist der Einsatz von Luftultraschalltechnik zur zerstörungsfreien Charakterisierung von dünnen metallischen Werkstoffen bzw. deren Fügeverbindungen bis heute eine physikalische als auch technologische Herausforderung. Basierend auf niederfrequenter Luftultraschalltechnologie wird in dieser Arbeit ein Prüf- und Auswerteverfahren zur Bewertung des Schweißlinsendurchmessers an Zweiblechverbindungen (Aluminium- und Stahllegierungen) entwickelt, erprobt und bewertet.
Sowohl zur Modellierung der akustischen Wellenausbreitung als auch zur Interpretation der experimentell detektierten Ultraschallsignale wird die Elastodynamische Finite Integrationstechnik (EFIT) speziell für die Luftultraschallprüfung weiterentwickelt und eingesetzt.
Hinsichtlich der Anforderungen an ein objektives, automatisiertes Prüfverfahren besitzt die Luftultraschalltechnik großes Potential, weil sie berührungslos und ohne Koppelmittel arbeitet. Mit den gewonnen experimentellen Erkenntnissen wird im Rahmen dieser Arbeit eine robotergeführte, serienreife Luftultraschallanlage zur einseitigen Luftultraschallprüfung in V-Anordnung an realen punktförmigen Schweißverbindungen konzeptioniert und erprobt.
Sowohl die Anwendbarkeit als auch die Zuverlässigkeit der entwickelten Luftultraschallprüfmethodik wird final mit Hilfe eines POD-Verfahrens (Probability of Detection) berechnet, um die Konkurrenz- und Serienfähigkeit gegenüber berührender, bildgebender Ultraschallprüftechnik objektiv bewerten zu können.