Modellgestützte Ultraschallbildgebung zur dimensionellen Erfassung von Fehlstellen in geschichteten Werkstoffverbunden

Im funktionsintegrierten Strukturleichtbau spielen geschichtete Verbundwerkstoffe eine bedeutende Rolle. Prinzipbedingt bieten sich zur zerstörungsfreien Prüfung solcher Komponenten bildgebende Ultraschallverfahren an, insbesondere beim Einsatz integrierter piezoelektrischer Sensoren und Aktoren. Um das Ortsauflösungsvermögen im resultierenden Bild zu steigern, wurde in dieser Arbeit ein modellgestütztes Verfahren entwickelt, das die synthetische Fokussierung auf Basis der präzisen Simulation der Schallausbreitung ermöglicht. Die geforderten Schallfrequenzen im zwei- bis dreistelligen MHz-Bereich führen für rein numerische Simulationen zu nicht unerheblichen Berechnungsdauern, sodass eine semi-numerische Berechnungsstrategie von Vorteil ist. Anhand exemplarischer praxisnaher Prüflinge werden die Vor- und Nachteile des entwickelten Verfahrens aufgezeigt und dessen Abbildungseigenschaften diskutiert. Es kann gezeigt werden, dass das Ortsauflösungsvermögen und die Abbildungstreue in den resultierenden Bildern auch bei heterogenen Werkstoffverbunden mit mehrlagigem Aufbau deutlich gegenüber bekannten Verfahren gesteigert werden kann.