Računalna tomografija analizira oštećenje sirovina pod opterećenjem
03.09.2018
Sposobnost testiranja različitih materijala, bez da ih unište, on bitne je važnosti na brojnim područjima trgovine i industrije. Fraunhofer institut za strukturni trajnost i pouzdanost sustava LBF je razvio novu metodu, koja po prvi puta objedinjuje mehaničko ispitivanje komponente pod stvarnim opterećenjima s pomoću radiografskih analiza.
Metoda se primjenjuje za karakterizaciju materijala i olakšava ocjenjivanje uključina i oštećenja sirovina te njihov utjecaj na postojanost i vijek trajanja. Pri tome Fraunhofer institut LBF projektantima i proizvođačima materijala te znanstvenicima nudi informacije za bolje razumijevanje ponašanja i karakterizacije materijala.
»Razumijevanje, kako se oštećenje događa u materijalu komponente, dok je izložena stvarnim mehaničkim opterećenjima, jedno je od ključnih pitanja u znanosti o materijalima i prije nije bilo moguće,« naglašava Oliver Schwarzhaupt, znanstveni suradnik odjela za funkcionalno integrirane lagane konstrukcije u Fraunhofer institutu LB. S novom metodom ispitivanja, ispitno tijelo ostaje neposredno u rendgenskoj opremi tijekom mehaničkog opterećenja. Radi toga se može odrediti i planirani točna lokacija opterećivanja materijala i analizirati tijekom čitavog trajanja opterećenja. Dosadašnji koncepti nikad nisu mogli postići potrebnu točnost od svega nekoliko mikrometara s izmjeničnim umetanjem i uklanjanjem uzorka pri povremenom radiološkom pregledu. »Novi procespredstavlja velika napredak glede rezolucije promatranja detalja i točnosti mjerenja te dostupnosti vrednovanja mogućih uzroka za oštećenje,« pojašnjava Schwarzhaupt.
Dok znanstvenici iz Darmstadta ističu važnost mehaničkog dinamičkog vijeka trajanja, mogu u istom ciklusu istraživanja s pomoću radiološke pretrage promatrati i analizirati pojavu i napredovanje oštećenja. Sa silama opterećenja u uređaju za ispitivanje sile do 250 kN, mogu pregledati i visoko čvrste komponente načinjene od ugljičnih vlakana, slične onima kakve se primjenjuju u konstrukciji zrakoplova. »I dalje postoji velika potreba za ispitivanjem i analizama za razumijevanje mehanizama kvarova plastičnih kompozita ojačanih ugljičnim vlaknima,« dodaje Schwarzhaupt.
S najsuvremenijim procesima obrade slike, napukline i oštećenja u materijali mogu se prikazati živo i trodimenzijski, što otvara mnoštvo mogućnosti za analizu. Primjenom cijevi za mikrofuziju, rendgenska oprema Fraunhofer LBF ima visoku razlučivost svega nekoliko mikrometara. Na taj način je moguće otkriti najmanje znakove oštećenja već tada, čim se one počinju pojavljivati. S druge strane je moguće utvrditi najmanje nepravilnosti u materijalu, koje mogu predstavljati točku izvora oštećenja. Na području optičkih vlakana, posebice ojačane plastike, možemo proučavati pojavu oštećenja na razini vlakana.
S tim znanjem u uzroku greške i redoslijedu grešaka, projektanti, konstruktori i proizvođači sada mogu poboljšati svoje materijale, sastavne dijelove i proizvodne procese, i prije nego li je stvarno do- šlo do pojave vidljive mikroskopske napukline. »Naš novi koncept bitno doprinosi razumijevanju materijala i predstavlja u ranoj fazi pojave napuklina bitno i za kupce specifčno znanje na području razvoja grešaka u materijalu,« završava Schwarzhaupt.