Volume 69, Issue 10 - 10

Es wird eine Methode zur Untersuchung von Grenzflächenfestigkeit und Delaminationsprozessen sowie zur Beschreibung von Rissentstehung und Rissfortschritt in Verbundmaterialien vorgestellt. Mit dem optischen Messverfahren UNIDAC (Universal Deformation Analysis by Correlation) können lokale Verformungen und Verformungsfelder erfasst und beschrieben werden. Die bei mechanischer Belastung der Proben auftretenden Veränderungen werden mit einer optischen Technik erfasst und die bei unterschiedlichen Laststufen aufgenommenen digitalisierten Bilder mittels eines geeigneten Korrelationsalgorithmus „verglichen”. Damit kann sowohl das Deformationsverhalten des Materials als Ganzes sowie einzelner Bereiche des Verbundes und seiner Komponenten beschrieben und Aussagen über das Verhalten der Grenzschichten bei Belastung abgeleitet werden. Die lokalen Verschiebungsfelder innerhalb einzelner Komponenten werden getrennt erfasst und der Rissfortschritt kann direkt verfolgt werden. Die vorgestellten Ergebnisse beruhen auf der Kombination zwischen dem UNIDAC-Verfahren und dem Dreipunktbiegetest. Aus den Messwerten können weitere Werkstoffkenngrößen abgeleitet werden.

Es wird die Anwendung des Objektrasterverfahrens zur Untersuchung des elastischen und inelastischen, anisotropen und inhomogenen Verformungsverhaltens parallelepipedischer, metallischer Einkristall-Zugproben im Ergebnis unterbrochener Belastungsstufen von ca. 0,01%, 0,05%, 0,10% und 0,20% Restdehnung beschrieben. Diese Vorgehensweise ermöglicht die gleichzeitige Bestimmung aktivierter Gleitsysteme mit einem optischen Nano-Topografiesystem nach der Weißlichtinterferenzmethode. Aus den Verformungsdaten im elastischen Bereich können flächen- und richtungsabhängige Materialkennwerte ermittelt werden.

Für das Qualitätsmanagement der Lackhersteller wurde ein Verfahren entwickelt, das eine objektive Beschreibung des dekorativen Effektes freibewitterter Beschichtungen mit relevanten Messgrößen ermöglicht. Die Maßzahlen über den Farbkontrast bzw. Farbkontrastgradienten der Ungleichmäßigkeiten sowie über die Geometrie erkennbarer Strukturen werden mit Methoden digitaler Farbbildbearbeitung bzw. -analyse ermittelt. Der Einsatz dieser Technik erforderte die systematische Untersuchung und analytische Beschreibung der gerätespezifischen Farbtransformationseigenschaften ausgewählter konventioneller digitaler Ein- und Ausgabemedien (Farbmonitore und Flachbettscanner). In eine kommerzielle Farbbildanalysesoftware wurde ein Farbmanagementsystem implementiert, das auf den bereits ermittelten mathematischen Modellen basiert. Zur Bewertung der Beschichtungsschäden sind geeignete Klassifikatoren auszuarbeiten, die eine möglichst hohe Korrelation mit subjektiven Beurteilungsergebnissen visueller Abmusterungen durch Experten aufweisen. Visuelle Abmusterungen und Bewertungen von 150 ausgewählten bewitterten Beschichtungen durch Fachpersonal dienten zur quantitativen Untersuchung dieser Zusammenhänge.

Die Speckle-Interferometrie, 3D-ESPI, bietet neue Möglichkeiten der vollflächigen und berührungslosen Messung von Verschiebungs- und Dehnungsfeldern. Die Entwicklung eines miniaturisierten und variablen laseroptischen Dehnungssensors, basierend auf diesem Messprinzip, eröffnet neue Anwendungsfelder. Untersuchungen an Aluminium, Titan und anderen Leichtmetallen oder Komponenten können als flächige Messungen durchgeführt werden. Dadurch können sehr leicht lokale Dehnungsgradienten erkannt werden. Die Forderung nach einem vertieften Materialverständnis erfordert eine bessere Charakterisierung des mechanischen Verhaltens bis in den Plastifizierungsbereich. Mittels der Speckle-Interferometrie können wesentlich mehr Informationen als mit der klassischen Materialprüfung gewonnen werden: lokale Scherbänder, Biegedehnungen, Dehnungsgradienten mit hoher Auflösung, Querkontraktion in Abhängigkeit von der Längsdehnung lokal aufgelöst. Neuere Entwicklungen bieten ab jetzt die einfache Anwendung der Speckle-Messtechnik in der Zug- und Bauteilprüfung.

Scherografie ist eine lasergestützte, bildgebende Technik zur Dehnungsmessung und zerstörungsfreien Prüfung (ZfP). Wir beschreiben einen Scherografie-Messkopf, der es dank Mehrwellenlängentechnik und schaltbarer Scherrichtungen erlaubt, die zweidimensionale Dehnungsverteilung auf einer Objektoberfläche zu erfassen. Der Vergleich mit DMS-Messwerten im Zugversuch zeigt eine gute Übereinstimmung. Anwendungen auf plastische Deformationen sowie ein Beispiel aus der ZfP werden diskutiert.

Vorgestellt wird ein neues optisches Messsystem zur experimentellen Dehnungsanalyse auf der Basis von applizierten Messrastern, die sich mit dem Werkstoff verformen. Die Grundlagen der Messtechnik werden erläutert und die Leistungsmerkmale des AutoGrid-Systems sowie seine vielfältigen Einsatzmöglichkeiten werden anhand von repräsentativen praktischen Beispielen beschrieben.