Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert für weitere 30 Monate die Entwicklung eines zerstörungsfreien Messverfahrens zur vollständigen Bestimmung der akustischen Materialparameter von Polymeren (Projekt „VaMP II“). Dabei handelt es sich um die Fortsetzung eines bisher sehr erfolgreichen Kooperationsprojektes zwischen dem Fachgebiet „Elektrische Messtechnik“ der Universität Paderborn und dem Fachgebiet „Statik und Dynamik der Flächentragwerke“ der Universität Duisburg-Essen (Leitung: Frau Professor Dr.-Ing. Carolin Birk).
Die Verwendung von Polymeren allgemein und deren Einsatz speziell in Ultraschall-Messsystemen nimmt aufgrund von geringeren Kosten und Flexibilität zu. Für ein simulationsgestütztes Design solcher Messysteme ist jedoch die Kenntnis der mechanischen und akustischen Eigenschaften der eingesetzten Polymere notwendig, da die vom Hersteller angegebenen Materialkenngrößen hierfür nicht ausreichend bzw. nicht geeignet sind. Durch einen Vergleich von Transmissionsmessungen an hohlzylindrischen Probekörpern und einem Simulationsmodell mittels numerischer Optimierungsalgorithmen können zerstörungsfrei und hoch-präzise die akustischen Eigenschaften des Polymers bestimmt werden.
Von den Antragstellern wurden bereits mehrere Verfahren zur Materialcharakterisierung auf Basis wellentheoretischer Ansätze entwickelt. Weiterhin konnte durch den Einsatz nicht-uniformer Schallanregung mittels segmentierter Schallwandler (Sektor- und Ringanordnung) insbesondere die Unsicherheit bzgl. der ermittelten Scherparameter deutlich reduziert werden. Aus der nicht-uniformen bzw. segmentierten Schallanregung ergeben sich jedoch neue Herausforderungen. So müssen insbesondere Sender und Empfänger bei der Messung präzise zueinander ausgerichtet sein, um die Äquivalenz zur Simulation zu gewährleisten. Um die hieraus resultierenden Unsicherheiten zu vermeiden, soll nur noch ein segmentierter Schallwandler als Sender und Empfänger eingesetzt werden. Hieraus erhöhen sich die Anforderungen an die Systemcharakterisierung und Signalverarbeitung deutlich. Weiterhin werden Fragestellungen wie eine optimale Probengeometrie, die Temperaturabhängigkeit der Proben sowie die Modellierung der Dämpfungseigenschaften hinsichtlich ihrer Gültigkeit und Anwendbarkeit im Laufe des Projektes untersucht.
Ansprechpartner: Dmitrij Dreiling (Universität Paderborn)
