3D-Texturanalyse für die Prüfung von Faserverbundbauteilen

Eine Textur stellt die Struktureigenschaft eines Materials dar. Texturen bestehen aus wiederkehrenden, periodischen Variationen von Mustern. Mithilfe von geeigneten Algorithmen lassen sich Texturen mathematisch erfassen. Die daraus resultierende Texturanalyse wird bereits vielfach in der 2D-Bildverarbeitung unter anderem zur Fehlererkennung angewandt.

Dieses Konzept wurde am Fraunhofer IPA nun auch für 3D-Volumendaten umgesetzt und neue Algorithmen zur 3D-Texturanalyse entwickelt. Die Volumendaten werden hierfür mittels Computertomographie erzeugt.

Als Hauptanwendungsfall werden bisher faserverstärkte Kunststoffe betrachtet, wobei als Grundstoff für die Fasern meist Kohle oder Glas zum Einsatz kommt. Die Faserverbundkunststoffe zeichnen sich dadurch aus, dass sie gleichzeitig leicht und stabil sind. Ihre Anwendung finden sie hauptsächlich in der Luftfahrt und der Automobilbranche.

Mit Hilfe der 3D-Texturanalyse gelingt es, typische Fehler, wie Delaminationen oder Risse automatisiert in Computertomographie-Scans von Faserverbundkunststoffen zu detektieren.

Ein wichtiges Qualitätsmerkmal der Faserverbundkunststoffe ist die Ausrichtung der Fasern. Diese wirkt sich direkt auf die Stabilität der Materialien aus. Es hat sich gezeigt, dass die 3D-Texturanalyse nicht nur Fehler, sondern auch die Faserorientierung automatisiert erkennen kann. Somit stellt die 3D-Texturanalyse eine geeignete Prüfmethode für faserverstärkte Bauteile dar. Aber auch für andere Materialien, die sich durch periodisch wiederkehrende Muster auszeichnen, ist diese Methode für die Bauteilinspektion geeignet.