Scheepsschroeven zijn zo groot als een eengezins-woning. De productie is zeer veeleisend. Bij het gieten kunnen zich in de poriën minuscule scheurtjes vormen. Met een nieuw ultrasoon proces kunnen onderzoekers aan het Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschafts-mathematik (ITWM) de reusachtige onderdelen non-destructief controleren op fouten.
Scheepsschroeven wegen tot wel 150 ton en hebben regelmatig een door-snede van 9 m of meer. De schroeven van zeegaande tankers, container- en cruiseschepen zijn onzichtbare giganten. Schade aan een schroef kan schepen onbestuurbaar maken met onberekenbare gevolgen voor mens en milieu. Veel van deze fouten ontstaan niet door invloeden van buitenaf, maar tijdens de productie of de reparatie. Tijdens het gieten van de ruwe vorm zouden wervelingen insluitingen van zand in poriën kunnen veroor-zaken. Blijven deze verborgen, dan zouden deze kritische plaatsen tot de breuk van een blad kunnen leiden.
Ultrasoon
Tot nu toe werden schroeven handmatig op inwendige defecten gecontro-leerd. Om deze zichtbaar te maken, schuift de controleur een ultrasoon testkop met de hand over het onderdeel. Dit is een foutgevoelig proces dat niet het complete volume afdekt. Scheuren die in het inwendige van de schroef liggenm kunnen met deze methode niet altijd worden gevonden.
Om de fouten op tijd te kunnen ontdekken hebben de onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM een gemechaniseerd ultrasoon proces ontwikkeld, dat complexe onderdelen destructievrij kan testen. De wetenschappers werden daarbij ondersteund door Germanische Lloyd en schroefproducent Wärtsilä Propulsion Netherlands.
Vrij te positioneren
Met de mobiele ultrasoon testapparatuur kunnen de inspecteurs koper-nikkel-aluminium-brons tot een dikte van 450 mm onderzoeken en minieme, enkele millimeters lange scheuren opsporen. Omdat ze ultrasone golven onder gedefinieerde hoeken inzetten, vinden ze ook schuin ten opzichte van de oppervlakte liggende fouten. Het systeem kan grote hoeveelheden gedigitaliseerde ultrasoon testgegevens op te slaan, waarbij rekening wordt gehouden met de meervoudige en verschillende, sterk gekromde opper-vlakken van de schroef.
Het apparaat scant momenteel met rasters van 700 mm x 400 mm en haalt daarbij een snelheid van 100 mm/s. De mobiele scanner wordt vrij op de schroef gepositioneerd en kan met behulp van zuignappen zowel horizontaal als verticaal worden bevestigd. De 3-D informatie over de inwendige toestand van het onderdeel wordt verkregen met behulp van een beeld-gevend proces, SAFT. Dit toont insluitingen en fouten in lasnaden tot in detail. In principe functioneert dit als computertomograaf in de genees-kunde.
Berekening
Met behulp van speciale berekeningsprocessen en algoritmen is het de experts gelukt om stoorsignalen te reduceren en foutsignalen versterken. Dit is een complexe opdracht omdat de verschillende gebieden van een blad niet homogeen en grofkorrelig zijn. Dit kan de geluidsgolven behoorlijk afzwakken. Door simulaties konden de specialisten vooraf berekenden, welke ultrasone testkop ze moeten gebruiken.
De onderzoekers gebruiken het mobiele scansysteem voor het testen ter plaatste in gieterijen, bij de schroefproducenten, op het dek en in het droogdok. Ze verbeteren momenteel de scantijden en de 3-D afbeeldingen voor fouten.
Zo konden ze de efficiency van hun proces bij de grootste scheepswerf in Korea bewijzen. De klant wilde de kwaliteit van zijn schroef documenteren en daarmee een voorsprong garanderen op de concurrentie. Met het nieuwe proces kunnen de onderzoekers niet alleen de schroef, maar ook andere complexe onderdelen van moeilijk controleerbare materialen onderzoeken, zoals offshore componenten van duplexstaalsoorten.
