NDT in Metal AM: Eddy Current and Phased Array Ultrasonic Testing
Non-destructive testing (NDT) in metal AM: Eddy current (ET) for near-surface cracks, phased array ultrasonic testing (PAUT) for lack-of-fusion defects per ISO 52905.
Non-Destructive Testing (NDT) certifies AM structural integrity. Where X-ray CT hits wall thickness limits, Phased Array Ultrasonic Testing (PAUT) and Eddy Current (ET) detect sub-millimeter defects.
- Wirbelstromprüfung (ET) detektiert feine Oberflächen- und Randschichtrisse ohne Koppelmittel.
- Phased-Array-Ultraschall (PAUT) erfasst planare Schichtbindefehler (Lack-of-Fusion) winkelunabhängig.
- Tauchbecken-Ultraschallprüfung (Immersion Testing) meistert komplexe additive Freiformgeometrien.
- Qualifiziert nach DIN EN ISO 52905 für die Qualitätssicherung in der additiven Serienproduktion.
Technical Specifications & Comparison Matrix
ISO/ASTM 52900| Prüfverfahren | Wirbelstromprüfung (ET) | Phased-Array-Ultraschall (PAUT) | Röntgen-CT (Computertomographie) |
|---|---|---|---|
| Detektierbare Fehlerart | Oberflächen- & Randschichtrisse | Innere Bindefehler, Delaminationen | Poren, Einschlüsse, Geometrie 3D |
| Wandstärken-Limit | Nur Randschicht (0 bis 3 mm) | Sehr hoch (bis über 500 mm) | Limitiert durch Bauteildichte (Inconel ~30 mm) |
| Prüfgeschwindigkeit | Sehr schnell (Inline-tauglich) | Mittel (Scannergestützt) | Langsam (30 - 120 Min.) |
| Koppelmittel erforderlich | Nein (berührungslos) | Ja (Wasser oder Gel) | Nein (Röntgenstrahlung) |
| Kosten pro Prüfung | Gering | Moderat | Hoch |
Eddy Current Physics: Impedance Plane Phase Shifts
Eine hochfrequente Wechselstromspule induziert kreisförmige Wirbelströme in der leitfähigen Bauteiloberfläche. Trifft der Strom auf einen Riss oder eine Pore, wird der Strompfad abgelenkt. Dies verändert die Spulenimpedanz in der komplexen Ebene. Durch Analyse von Amplitude und Phasenwinkel lässt sich die Risstiefe auf Zehntelmillimeter genau bestimmen – selbst durch dünne Eloxal- oder Lackschichten hindurch.
Phased Array Electronic Beam Steering and Focusing
Klassischer Ultraschall schallt mit starrem Winkel ein. Phased-Array-Prüfköpfe bestehen aus 32 bis 128 einzeln angesteuerten Piezokeramik-Elementen. Durch zeitverzögerte (phasengesteuerte) Anregung kann der Schallstrahl elektronisch geschwenkt und in beliebigen Tiefen fokussiert werden (Sektor-Scan). Dies erlaubt die zuverlässige Erkennung von schichtparallelen Bindefehlern, die exakt senkrecht zur Bauachse liegen.
Acoustic Anisotropy and Grain Scattering Challenges
Das stängelkristalline Erstarrungsgefüge additiver Metalle führt zu Schallgeschwindigkeitsunterschieden je nach Einstrahlrichtung (akustische Anisotropie). Zudem streuen grobe Körner die Ultraschallwellen und erzeugen störendes Gefügerauschen. Durch HIP-Behandlung und den Einsatz höherfrequenter Prüfköpfe (10 bis 15 MHz) mit digitaler Filterung (TFM / FMC) wird das Signal-Rausch-Verhältnis drastisch verbessert.
Frequently Asked Questions (FAQ)
Welches ZfP-Verfahren eignet sich am besten für WAAM-Bauteile?
Reicht eine Farbeindringprüfung (PT) nicht aus?
Können raue as-built Oberflächen mit Ultraschall geprüft werden?
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