TWI: SAFTInspect

Volumetrische Inspektion von Herzstücken von Weichen und Kreuzungen durch die Synthetic Aperture Focussing Technique (SAFT)


In diesem 4½ Minuten langen Video von 2010 geben Miles Weston (TWI), Malin Syk (Trafikverket), Prof. Jan Lundberg, Prof Johan Carlson und Dr. Miguel Castano (Technische Universität Luleå) sowie Ulla Juntti (Performance in Cold) einen Einblick in das SAFTInspekt-Projekt.

SAFTInspect: Eine Prüfmethode für stählerne Herzstücke von Weichen und Kreuzungen 

4:34 min, © TWI Ltd, 23. Dezember 2014


Synthetic Aperture Focussing Technique, SAFT (0:01)

Das SAFTInspect-Projekt zielt auf die Entwicklung einer neuen Ultraschall-Inspektionstechnologie auf Grundlage der Synthetic Aperture Focussing Technique (SAFT) ab, um eine vollständige, volumetrische Prüfung von in Betrieb befindlichen Herzstücken von Weichen- und Kreuzungen aus Stahl mit hohem Mangananteil zu ermöglichen. Herzstücke werden durch die darüber fahrenden Schienenfahrzeugen immer wieder durch schlagartig ratternde Kraftimpulse belastet, die zu Materialermüdung und Ermüdungsrissen führen, die Sicherheit beeinträchtigen.


Daher werden Herzstücke aus Stahl mit hohem Mangananteil gefertigt, der sich wegen seiner Kaltverfestigungs-Eigenschaften durch Kaltverformung verfestigt. Dadurch steigen seine Festigkeit und Härte durch die sich wiederholenden Belastungen. Die grobkörnige Struktur von Manganstahl erschwert aber die Materialuntersuchungen, die nötig sind, um zu entscheiden, ob eine Wartung, ein Austausch oder eine Reparatur erforderlich sind. 

Überlagerung verschiedener Messungen (0:55)

Das Problem ist, dass Herzstücke bisher nur durch Sichtprüfung untersucht werden können, sagt Malin Syk aus der Materialtechnologie-Abteilung von Trafikverket in Schweden.

 

Prof. Jan Lundberg von der Technischen Universität Luleå weist darauf hin, dass es mit konventionellen Ultraschallverfahren sehr schwierig ist, Herzstücke auf Rissbildung zu untersuchen. Die Signale von konventionellen Ultraschalluntersuchungen zeigen oft ein starkes Rauschen.

 

Prof Johan Carlson von der Technischen Universität Luleå schlug vor, sich etwas neues auszudenken, mit dem Messungen an verschieden Punkten zu einem hochauflösenden Bild überlagert werden, und das war der Ausgangspunkt für dieses Projekt. 

SAFT Vor-Ort-Untersuchung in Schweden, 2014 (1:27)

Der im Projekt entwickelte Prototyp einer transportablen Untersuchungsmaschine führt einen sogenannten Rasterscan aus. Dabei wird der Ultraschall-Sender und -Empfänger im zu untersuchenden Bereich eines Herzstücks sowohl entlang der Fahrtrichtung als auch quer dazu verfahren, was eine volumetrische Untersuchung ermöglicht. Dabei werden die Signaldaten und die Position des Transducers entlang der Kreuzung aufgezeichnet, erklärt Miles Weston vom TWI.

Ultraschallsensor (2:16)

Der Sensor ist ein Ultraschallsensor, der Ultraschallenergie in das Werkstück sendet, die von Fehlstellen im Material reflektiert werden. Der Scanner bewegt den Sensor entlang (der Herzstücke und der Schienen) einer Kreuzung. Dr. Miguel Castano von der Technischen Universität Luleå erklärt, dass die hochmoderne Synthetic Aperture Focussing Technique (SAFT) ermöglicht, das innere der Schiene zu rekonstruieren, nachdem diese von verschiedenen Punkten aus untersucht wurde, indem die Ergebnisse der Einzelmessungen überlagert werden.

Erhöhte Sicherheit und niedrigere Kosten (2:51)

Wenn Eisenbahnbetreiber und Instandhaltungsunternehmen Fehler bereits in einem frühen Stadium des Wachstums erkennen können, können die schadhaften Stellen bewertet und gegebenenfalls repariert werden, was zu einer erhöhten Sicherheit und niedrigeren Kosten für die Eisenbahnbetreiber und ihre Kunden führt.

Prävention durch Inspektion (3:05)

Ulla Juntti, die Geschäftsführerin der schwedischen Firma Performance in Cold erläutert, dass der Hauptvorteil des regelmäßigen Scannens dem frühen Erkennen von Rissen und dadurch der Vorbeugung von Schienenbrüchen dient. Es handelt sich also um präventive Wartung statt korrektiver Wartung. Dadurch kann ein besserer Wartungsplan für manganhaltige Herzstücke erstellt werden. Das wird eine Menge Gleisbetriebszeit frei machen und unnötiges Austauschen von Kreuzungen einsparen. Vor allem aber ermöglicht es bessere Wartungs- und Reparaturplanung.

Weitere Anwendungsfälle (3:33)

Die Technologie kann nicht nur im Gleisbau, sondern auch zur Untersuchung anderer grobkörniger Bauteile eingesetzt werden, seien es die Nuklearindustrie, die Energieerzeugung oder die Luft- und Raumfahrt.

Mehr über das Nachfolgeprojekt (Spanisch) > www.airtren.com

Weitere Informationen

Für Unternehmen in Süddeutschland, Österreich und der Schweiz stellt AluStir auf Anfrage gerne weitere Informationen über die Anwendung der Synthetic Aperture Focussing Technique (SAFT) zur Verfügung. Bitte kontaktieren Sie uns per Telefon (+49 6024 636 0123) oder E-Mail (stephan.kallee@alustir.com).