Forschungszentrum Ultraschall gGmbH

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Forschungszentrum Ultraschall gGmbH
Köthener Str. 33A
06118 Halle(Saale)

Tel.: 0345 / 44 58 39 10
Fax: 0345 / 44 58 39 19
E-mail: kontakt(at)fz-u.de

Partner

Hochschule Merseburg


Forschungsprojekte

 

Wirtschaftliche Auslegung von ermüdungsbeanspruchten, geschweißten Rundhohlprofilknoten unter Berücksichtigung der erforderlichen Schweißnahtqualität

 

Hintergrund

Trotz eines hohen wirtschaftlichen Potentials sind Ausführungen geschweißter, ermüdungsbeanspruchter Hohlprofilknoten derzeit im bauaufsichtlich geregelten Bereich nur selten zu finden, u. a. weil entsprechende bauaufsichtlich akzeptierte Regelungen für die Nachweisführung vor allem für den Ermüdungsnachweis auf der Basis des Strukturspannungskonzeptes nicht existieren. Das Vorhaben hatte das Ziel, auf der Basis der Ergebnisse des Vorgängerprojektes P815 einen normungsgerechten Vorschlag für eine entsprechende DASt-Richtlinie zu entwickeln. Dazu wurde auf der Grundlage bisheriger und neuer Versuche durch statistische Auswertungen und systematische numerische Untersuchungen der Ermüdungsnachweis unter Berücksichtigung des Maßstabseffektes auch für dickwandige Hohlprofile entwickelt und der zugehörige Anwendungsbereich definiert.

Arbeitsschwerpunkte

Das FZ-U hat für die Prüfung der Konstruktion zerstörungsfreie Ultraschall-Prüfkonzepte unter Nutzung der Phased-Array-Methode entwickelt. Bisher sind Hohlprofilknoten noch nicht als Geometrie in herkömmlichen Phased-Array-Geräten hinterlegt. Deswegen wurden aus geometrischen Überlegungen heraus Möglichkeiten erarbeitet, aus Kenntnis der Prüfkopfposition auch mit den herkömmlichen Anzeigegrößen die für die Qualitätssicherung wichtigen Maße zu ermitteln. Das sind u. a. Reststege und Spaltmaße an Kronenferse und –spitze, die aufgespürt und deren Ausdehnung  nunmehr vermessen werden kann.

 

 

Laufzeit: 05/2016 bis 04/2019

Projektbearbeiter: Dr. Ralf Steinhausen, Dr. Mario Kiel, Dr. Christoph Pientschke

Projektpartner:

  • Universität Stuttgart, Institut für Konstruktion und Entwurf

  • Hochschule München, Labor für Stahl- und Leichtmetallbau

 

Download: Erstes Kapitel des Forschunsberichtes (7,7MB)

 

Projektträger

Das IGF-Vorhaben „Wirtschaftliche Auslegung von ermüdungsbeanspruchten, geschweißten Rundhohlprofilkno-ten unter Berücksichtigung der erforderlichen Schweißnahtqualität“, IGF-Projekt Nr. 18883 BG, der Forschungs-vereinigung Stahlanwendung e. V. (FOSTA), Sohnstraße 65, 40237 Düsseldorf wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

 

   

 


Technologiekommunikation durch Multiplexe Mediengestaltung (TechKo-MuM)

 Das Projekt beabsichtigt, neuartige kreative Ansätze zu finden, um aktuelles technologisch-wissenschaftliches Wissen in einer Internetplattform zu vermitteln. Dabei soll fachlich fundiertes Wissen in ansprechender Weise mit verschiedenen medialen Zugängen präsentiert werden. Die neuartigen kreativen Lösungen werden die luftgekoppelte Ultraschallprüfung als konkretes aktuelles und anwendungsnahes Entwicklungsthema präsentieren. Es wird so ein faktenfundierter, anregender Einblick in die Forschung- und Entwicklung sowie die praktischen Lösungen gegeben.


Mit der Plattform soll eine breitgefächerte Zielgruppe angesprochen werden. Im Ergebnis soll die Plattform aktuelle technologisch-wissenschaftliche Entwicklungen für die Ausbildung von Schülerinnen und Studentinnen als Ergänzung zur herkömmlichen Ausbildung aufbereiten. Außerdem soll potentiellen Anwenderinnen ein Einblick in das Themenfeld gegeben werden. Die zu entwickelnden kreativen Ansätze bereiten thematisch ein Spezialgebiet auf, das bisher in der öffentlichen Wahrnehmung unterrepräsentiert ist: die luftgekoppelte Ultraschallprüfung. Nach unserer Einschätzung ist dies eine der Zukunftstechnologien, die derzeit in Sachsen-Anhalt (mit)entwickelt werden.


Für eine angemessene Präsentation ist Expertise im kreativen Mediendesign vonnöten, die ein Forschungsinstitut wie das FZ-U nur mit kompetenten Partnern aufweisen kann. Deswegen sehen wir uns im geplanten Projekt als Initiator und fachlichen Unterstützer und unser Thema als ein Beispiel einer Zukunftstechnologie. die auf vielfältige Weise („multiplex“) für eine breite Zielgruppe kommuniziert werden soll.

 
Projektbearbeiter: Felicitas Zschoch, Dr. Christoph Pientschke
Zeitraum: 01. Januar 2018 bis 31. Oktober 2018

Gefördert durch: Land Sachsen-Anhalt
 


 

Charakterisierung akustischer Parameter von Schlauchmaterialien sowie deren zeitliche Veränderung und Erforschung von Methoden zur Kompensation der Einflüsse beim Einsatz von Clamp-on Ultraschallsensoren in der Medizintechnik und Biotechnologie (CaPS)

Clamp-on  Ultraschall-Sensoren  ermöglichen  die  nicht-invasive  Charakterisierung von Flüssigkeiten, z. B. Blut, durch die Schlauchwand hindurch. Von besonderem Interesse sind hier die Blasendetektion  und  die  Durchflussmessung.  Damit können  vielfältige  Anwendungen  in  der Medizintechnik,  im  Pharmabereich, Lebensmittelverarbeitung,  Biotechnologie  aber  auch  in  der chemischen  Industrie gelöst  werden.  Überall  dort,  wo  Einweg-Artikel  (Disposable),  wie  z. B. Schläuche  oder  Tropfkammern  zwingend  verwendet  werden  müssen,  bieten sich  die Ultraschallverfahren besonders an, da kein direkter Kontakt mit dem Medium (Fluid) erforderlich ist. 

Die Qualität der Messung bzw. die einfache Handhabung wird durch die wechselnde Qualität der verwendeten  Schläuche  und  deren  Form-  und  Materialbeständigkeit im  Einsatzzeitraum beeinträchtigt. Ziele des geplanten Forschungsprojektes sind deshalb: 

  1. Erhöhung der Genauigkeit und Reproduzierbarkeit bestehender Messsysteme durch Erforschung geeigneter Methoden zur Erfassung von Materialänderungen und deren Kompensation
  2. Damit  verbundene  Verbesserung  der  Sensorik  für  den  Einsatz  in  neuen Anwendungsgebieten, wie beispielsweise sehr  kleine  /  sehr  große  Schlauchdurchmesser; spezielle Schlauchmaterialien;  große  Umwelteinflüsse  (aggressive  Medien,  hohe Temperaturen)

Projektbearbeiter: Dr. Christoph Pientschke, Dr. Ralf Steinhausen
Zeitraum: 01. August 2017 bis 31. Juli 2020

Gefördert durch: Land Sachsen-Anhalt und die Europäische Union


Einseitige koppelmittelfreie Ultraschall-Prüfung mit subtraktiver Frontechokompensation (SuFEK)

Die Luftultraschallprüfung ist eine berührungslose und koppelmittelfreie Prüfmethode bei der Bauteile zerstörungsfrei untersucht werden können. Das Potential liegt insbesondere bei starkdämpfenden Leichtbaumaterialien. Im Projekt soll ein neuartiger Ansatz auf seine Anwendungstauglichkeit im Industriebereich getestet werden. Dabei befinden sich der Sendewandler und zwei Empfangswandler auf der gleichen Seite des Prüfobjektes. Das dabei auftretende sehr laute Frontwandecho wird durch eine Differenzmessung zwischen den beiden Empfängern kompensiert, um nur die Information aus dem Inneren des Bauteils auswerten zu können.

Projektbearbeiter: Dr. Ralf Steinhausen, Dr. Mario Kiel
Zeitraum: 01. Juni 2016 –  31. Mai 2018

Gefördert durch: Land Sachsen-Anhalt und die Europäische Union

 

 


Elastomere für die Sonoelastographie

Die Sonoelastographie ist eine noch recht junge Disziplin im diagnostischen Ultraschall. Dabei werden neben den geometrischen Informationen von inneren Organen auch Informationen über das elastische Verhalten von Gewebe geliefert. Im Projekt sollen mit dem Projektpartner Polymer Service GmbH Merseburg (PSM) neuartige Elastomere entwickelt und auf ihre sonoelastischen Eigenschaften untersucht werden. Diese Elastomere sind dann die Grundlage für die Entwicklung von Ultraschallphantomen, die in der Ausbildung von Medizinern sowie zur Kalibrierung und Konstanzprüfung von Sonoelastographiegeräten benötigt werden.

Projektpartner: Polymer Service GmbH Merseburg
Projektbearbeiter: Sabine Kern, Dr. Ralf Steinhausen
Zeitraum: 22. Februar 2016 – 28. Februar 2018

Gefördert durch: Land Sachsen-Anhalt und die Europäische Union

 


Kompaktierung kunststoffbeschichteter Keramikfasern

Es wurde ein Herstellungverfahren für einen piezoelektrischen Faserkomposit entwickelt. Die keramischen Einzelfasern wurden in Zusammenarbeit mit der EMPA (Dübendorf, Schweiz) zunächst mit einem Kunststoff beschichtet und anschließend in einem Komposit kompaktiert. Dadurch konnte eine gleichmäßige und senkrechte Anordnung der Fasern auch bei geringen Volumengehalten unter 40% Keramikanteil realisiert werden. Je nach Beschichtung wurden elektromechanische Kopplungsfaktoren um die 70% erreicht. Damit besitzen diese Faserkomposite sehr gute Voraussetzungen für den Einsatz in Luftultraschallwandlern.

 

Faserkomposite
Download:
Kurzfassung Forschungsbericht
Faserkomposite vor dem Zuschnitt mit Kantenlänge von 10mm (links) bzw. Durchmesser von 20mm (rechts), Maße gelten für die Faserbereiche

Projektpartner: SLV Halle GmbH
Projektbearbeiter: Dr. Ralf Steinhausen, Katharina Franke



Dieses Forschungsvorhaben wurde durch das Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie im Rahmen des Programms Innokom-Ost gefördert.

 

 

 


Ultraschall-Matrix-Prüfkopf für Punktschweiß-Verbindungen (ULMA)

Das Projekt schuf bei der Firma SONOTEC die technologische Grundlage für neue Mehrelemente-Prüfkopf-Produkte für den Arbeitsbereich Zerstörungsfreie Ultraschallprüfung. Die Entwicklung eines neuen Matrix-Prüfkopfes für die Prüfung von Punktschweiß­nähten erfolgte auf der Basis von Piezokompositen.

Das Forschungszentrum Ultraschall entwickelte eine Simulationssoftware zur Optimierung des Designs der Piezokomposite. In Verbindung mit einer Materialdatenbank können für verschiedene Kompositvarianten die effektiven Materialparameter berechnet werden, die wiederum als Basis für spätere FEM-Modellierungen von Piezokompositwandlern benötigt werden.
Komposittypen
Verschiedene Komposittypen, die mit der Software berechnet werden können
 
Download:
Kurzfassung Forschungsbericht
 
Projektpartner: SLV Halle GmbH und SONOTEC Ultraschallsensorik Halle GmbH
Projektbearbeiter: Dr. Ralf Steinhausen
 
 
 
 
 
Dieses Forschungsvorhaben wurde durch das Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) gefördert.