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Forschungsprojekt MERKUR
Methodische Entwicklung der akustischen Resonanzanalyse zur Kontrolle von ur- oder umgeformten automobilen Serienteilen auf innere Geometriefehler

Wir suchen engagierte wissenschaftliche Hilfskräfte und bieten interessante Themenstellungen für Bachelor- und Masterarbeiten an! → Informationen siehe unten

Das Projekt MERKUR wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 03FH029PX4 gefördert.

Einleitung und Problemstellung

Die akustische Resonanzanalyse (ART) ist ein zerstörungsfreies Prüfverfahren, mit dem Komponenten anhand ihrer Eigenfrequenzen hinsichtlich verschiedener Eigenschaften oder Qualitätsabweichungen untersucht werden können. Die ART nutzt aus, dass die maßgeblich durch die Geometrie und die Materialeigenschaften festgelegten Eigenfrequenzen eines Körpers von verschiedenen Abweichungen beeinflusst werden. So spiegeln sich unzulässige Geometrieabweichungen oder Defekte wie Risse in den Eigenfrequenzen eines Teils wider. Das Ziel der ART besteht somit in der Erkennung solcher Teile anhand ihrer gemessenen Eigenfrequenzen, wobei die Klassifikation (Prüfentscheidung) auf Basis einer umfangreichen Kalibrierung an zahlreichen repräsentativen Gut- und Schlecht-Teilen erfolgt.

Bedingt durch geringfügige geometrische oder materialspezifische Variationen weisen jedoch nominell gleiche Serienteile ohne qualitätsrelevante Abweichungen i. d. R. nicht dieselben Eigenfrequenzen auf. Daher ist eine verlässliche, eigenfrequenzbasierte Erkennung qualitativ unzulänglicher Teile keineswegs trivial. Denn die durch unzulässige Abweichungen bedingten Eigenfrequenzänderungen können durch den Einfluss zulässiger Geometrie- und Materialvariationen überlagert werden.

Inhalte und Ziele des Forschungsprojekts

In dem vom BMBF geförderten Projekt MERKUR soll die Methodik für die akustische Prüfung auf unzulässige Geometrieabweichungen entwickelt und für die 100 %-Prüfung in der Serienfertigung validiert werden. Die Forschungsaktivitäten dazu fokussieren insbesondere auf ur- oder umgeformte Komponenten. Die Herausforderung besteht dabei v. a. darin, dass die Eigenfrequenzen solcher Teile sowohl durch zulässige Geometrie- und Materialvariationen (Fertigungstoleranzen, Chargeneinflüsse) als auch durch unzulässige Geometrieabweichungen (Geometriefehler) beeinflusst werden können.

Zur Erkennung von Teilen mit Geometriefehlern werden verschiedene mathematisch-statistische Klassifikations- und Mustererkennungsverfahren genutzt. Die Auswahl geeigneter Verfahren erfolgt anhand gemessener Eigenfrequenzen zahlreicher Modell- und Serienteile sowie entsprechender mittels Finite-Elemente-Methode generierter Daten. Es werden verschiedene Teiletypen mit unterschiedlichen Geometriefehlern betrachtet.

Stellenausschreibungen und Themen für Bachelor- und Masterarbeiten

  • Wir suchen engagierte wissenschaftliche Hilfskräfte mit Kenntnissen in Mathematik, Maschinenbau, Elektrotechnik oder Informatik zur Unterstützung im Projekt. Im Rahmen des Projekts bieten wir interessante Themenstellungen für Bachelor- und Masterarbeiten mit verschiedenen Schwerpunkten an. → Download Ausschreibung / Flyer
  • Ansprechpartner: Matthias Heinrich 

Konferenzbeiträge / Veröffentlichungen

  • M. Heinrich, U. Rabe, B. Grabowski, B. Valeske: Methodische Entwicklung der akustischen Resonanzanalyse zur zerstörungsfreien Erkennung von ur- oder umgeformten Serienteilen mit unzulässigen Geometrieabweichungen. → Vortrag auf der DACH-Jahrestagung 2015 in Salzburg (11. bis 13. Mai, Beitrag Mi.2.A.3) + Manuskript im Konferenzband
  • M. Heinrich, U. Rabe, B. Grabowski, B. Valeske: Acoustic resonance testing for nondestructive detection of forged or casted serial parts with intolerable geometric variations – experimental model adaption. → Vortrag auf der WCNDT 2016 in München (13. bis 17. Juni)

Forschungsnetzwerk / Projektpartner


Prof. Dr. Bernd Valeske

htw saar
Goebenstraße 40
66117 Saarbrücken
Raum 5105
t +49(0) 9302 - 3610
t +49(0) 5867 - 947

 

Matthias David Heinrich, M.Eng.

htw saar
Goebenstraße 40
66117 Saarbrücken
t +49 681 9302 - 3638