Ultraschall – Phased Array (PAUT)

Die Phased Array Ultraschallprüfung (PAUT) ist eines von drei Ultraschallverfahren, die Metal Check im Bereich der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung anbietet.
Zu diesen Verfahren gehören:

Klassische Ultraschallprüfung
Phased Array Ultraschallprüfung (PAUT)
Time of Flight Diffraction (TOFD)

Was ist die Ultraschall – Phased Array (PAUT) Prüfung?

Die Phased Array Ultraschallprüfung (PAUT) ist ein hochentwickeltes und modernes Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP), das auf der klassischen Ultraschallprüfung (UT) basiert, jedoch durch seine Vielseitigkeit und Genauigkeit herausragt. Während die klassische UT nur einen Schallstrahl verwendet, der in einer festen Richtung ausgesendet wird, nutzt PAUT eine Vielzahl von Schallwellenbündeln, die gleichzeitig aus verschiedenen Winkeln und Tiefen im Material gesendet werden. Dadurch kann PAUT präzisere und detailliertere Ergebnisse liefern, insbesondere bei Bauteilen mit komplexen Geometrien, die bei der klassischen UT schwer zu prüfen sind.

Vorteile von Ultraschall – Phased Array (PAUT)

Hohe Genauigkeit und Effizienz: Durch den gleichzeitigen Einsatz mehrerer Schallstrahlen in unterschiedlichen Winkeln und Tiefen können komplexe Bauteile präzise und schnell untersucht werden.
Vielseitige Anwendung: PAUT ist ideal für Materialien und Bauteile mit geometrischen Herausforderungen oder komplexen Strukturen, wo klassische UT an ihre Grenzen stößt.
Detaillierte Bildgebung: PAUT bietet nicht nur hochauflösende Bilder, sondern auch eine 3D-Darstellung von Defekten, die eine tiefgehende Analyse und exakte Fehlerbeurteilung ermöglicht.
Schnellere Prüfungen: PAUT deckt größere Bereiche in kürzerer Zeit ab, was die Prüfung schneller und effizienter macht.

Haben Sie Fragen zum Verfahren? Kontaktieren Sie uns – wir beraten Sie gerne!

Haben Sie Fragen zum Verfahren oder möchten Sie wissen, welche Prüfmethode für Ihr Anliegen am besten geeignet ist? Kontaktieren Sie uns – wir helfen Ihnen gerne weiter!

Funktionsweise der Phased Array Ultraschallprüfung (PAUT)

Die Phased Array Technologie nutzt einen speziellen Array-Transducer, der aus mehreren Ultraschallwandlern (Elementen) besteht. Jeder dieser Wandler kann individuell angesteuert werden, wodurch sich die Schallstrahlen in unterschiedlichen Winkeln und Tiefen durch das Material lenken lassen. Der Prüfkopf sendet nicht nur einen einzelnen Schallstrahl, sondern mehrere, die in Phasenverschiebung ausgesendet werden und gleichzeitig verschiedene Bereiche des Materials abdecken.

Diese Phasenverschiebung ermöglicht die Steuerung des Strahlfächers, wodurch die Schallwellen das Material unter unterschiedlichen Winkeln und mit verschiedenen Fokussierungen durchdringen. Dadurch entsteht ein umfassendes Bild der inneren Strukturen des Materials, was die Erkennung und genaue Lokalisierung von Defekten wie Rissen, Lunkern, Einschlüssen oder Schichttrennungen ermöglicht. Die verschiedenen Schallstrahlen können in Echtzeit gesteuert und angepasst werden, um optimale Prüfergebnisse zu erzielen.

Wann ist PAUT die richtige Wahl?

Die Phased Array Ultraschallprüfung (PAUT) ist die bevorzugte Wahl, wenn eine detaillierte, schnelle und präzise Prüfung von Bauteilen mit komplexen Geometrien erforderlich ist. Sie bietet eine höhere Flexibilität und Präzision als die klassische UT Prüfung, insbesondere bei sicherheitskritischen Anwendungen in der Luftfahrt, Automobilindustrie, Schiffbau und Energieerzeugung. PAUT ermöglicht es, komplexe Strukturen in kurzer Zeit zu untersuchen, Defekte genau zu lokalisieren und eine verlässliche Qualitätssicherung zu gewährleisten.

Die Kombination von PAUT und TOFD wird häufig gewählt, um eine umfassende Materialprüfung zu gewährleisten – PAUT bietet breitere Flächenerfassungen und TOFD detaillierteste Rissanalyse.

Vergleich der von Metal Check angebotenen Ultraschallprüfungen:
UT, Phased Array Ultraschallprüfung (PAUT) und Time of Flight Diffraction (TOFD)

Die zerstörungsfreie Materialprüfung setzt stark auf verschiedene Ultraschallprüfverfahren, die eine zentrale Rolle bei der Qualitätssicherung spielen. Metal Check bietet dabei drei bewährte Verfahren an: die klassische Ultraschallprüfung (UT), die Phased Array Ultraschallprüfung (PAUT) und die Time of Flight Diffraction (TOFD).

Jedes dieser Verfahren bietet spezifische Vor- und Nachteile, die je nach Material und Prüfanforderungen variieren. Im Folgenden präsentieren wir einen umfassenden Vergleich dieser drei Techniken, um unseren Kunden die bestmögliche Beratung bei der Wahl des optimalen Verfahrens für ihre individuellen Bedürfnisse zu ermöglichen.

Funktionsweise der Verfahren

Vergleich der wichtigsten Parameter

Kriterium	Ultraschallprüfung (UT)	Phased Array Ultraschallprüfung (PAUT)	Time of Flight Diffraction (TOFD)
Funktionsweise	Einzelner Schallstrahl, der reflektiert wird	Mehrere Schallstrahlen, simultan in verschiedenen Winkeln	Diffraktion der Schallwellen an Defektkanten
Bildgebung	Eindimensional (A-Scan)	Zwei- oder dreidimensionale Darstellung	Präzise Bildgebung von Rissen, jedoch kein 3D-Bild
Defektorientierung	Fehleranfällig bei ungünstiger Fehlerausrichtung	Gute Bildqualität, fehlerunabhängig	Unabhängig von Defektorientierung
Komplexe Geometrien	Weniger geeignet	Ideal für komplexe Bauteilgeometrien	Eher geeignet für flache Oberflächen, aber weniger flexibel als PAUT
Defekterkennung	Risse, Lunker, Porositäten	Detaillierte Analyse von Rissen und Schweißnähten	Sehr empfindlich bei Rissen und feinen Fehlern
Präzision der Messungen	Grundlegende Erkennung und Lokalisierung	Sehr präzise	Extrem präzise bei der Rissmessung
Prüfgeschwindigkeit	Moderat	Schnell, da mehrere Strahlen simultan	Sehr schnell, kontinuierliche Datenerfassung
Datenverarbeitung	Analog und digital	Voll digital mit flexibler Nachbearbeitung	Voll digital, detaillierte Archivierung

Anwendungsbereiche und Einsatzmöglichkeiten

Prüfverfahren	Vorteile	Nachteile
Ultraschallprüfung (UT)	Kosteneffizient: UT ist kostengünstig und einfach anzuwenden, was es für viele Standardanwendungen ideal macht. Einfache Inspektion: Geeignet für dicke Materialien und einfache geometrische Formen. Breite Materialanwendung: UT kann bei verschiedenen Materialien eingesetzt werden, von Metallen bis hin zu Kunststoffen.	Eingeschränkte Präzision: Die Bildgebung ist eindimensional, was die Interpretation der Ergebnisse erschwert. Fehleranfällig bei komplexen Formen: UT hat Schwierigkeiten bei der Prüfung von komplexen Geometrien wie gekrümmten Oberflächen oder Verzweigungen.
Phased Array Ultraschallprüfung (PAUT)	Hochpräzise Bildgebung: PAUT liefert detaillierte 2D- und 3D-Bilder, die eine exakte Analyse von Materialfehlern ermöglichen. Flexibel für komplexe Geometrien: PAUT ist besonders geeignet für Bauteile mit komplizierten Geometrien, z.B. Schweißnähte und gekrümmte Oberflächen. Schnelle Datenerfassung: Da mehrere Strahlen gleichzeitig verwendet werden, kann PAUT große Flächen schneller und effizienter scannen.	Höhere Kosten: Die Anschaffung und der Betrieb von PAUT-Systemen sind teurer als die klassische UT. Komplexe Bedienung: PAUT erfordert geschultes Personal für die Bedienung und Interpretation der Ergebnisse.
Time of Flight Diffraction (TOFD)	Extrem präzise Rissanalyse: TOFD ist besonders genau bei der Erkennung von Rissen und feinen Fehlstellen, was es ideal für sicherheitskritische Anwendungen macht. Unabhängig von der Fehlerorientierung: TOFD erkennt Fehler unabhängig von ihrer Ausrichtung, was die Zuverlässigkeit erhöht. Schnelle Inspektion: TOFD ist sehr effizient bei der Erfassung großer Flächen in kurzer Zeit.	Empfindlich gegenüber Oberflächenfehlern: TOFD kann kleine Oberflächenfehler übersehen, weshalb es oft mit PAUT kombiniert wird. Begrenzte Leistung bei dicken Materialien: Bei sehr dicken Bauteilen (>300 mm) kann die Signalqualität abnehmen, wodurch andere Methoden wie PAUT bevorzugt werden.

Anwendungsbereiche

Anwendung	Empfohlenes Verfahren
Einfache geometrische Strukturen	Ultraschallprüfung (UT)
Komplexe Strukturen und Geometrien	Phased Array Ultraschallprüfung (PAUT)
Präzise Risserkennung und Schweißnahtprüfung	Time of Flight Diffraction (TOFD)
Druckbehälter und sicherheitskritische Anwendungen	TOFD in Kombination mit PAUT

Fazit: Wann welches Verfahren wählen?

Ultraschallprüfung (UT) ist die kostengünstige und einfach anwendbare Lösung für Standardprüfungen, besonders bei einfachen Bauteilen und dicken Materialien.
Phased Array (PAUT) bietet eine hohe Bildqualität, präzise Ergebnisse und ist ideal für komplexe Bauteile oder Anwendungen, bei denen schnelle und detaillierte Analysen erforderlich sind.
TOFD ist die Methode der Wahl, wenn es auf feinste Rissanalyse ankommt. Es eignet sich besonders für sicherheitskritische Anwendungen, bei denen Risse unabhängig von ihrer Ausrichtung erkannt werden müssen.

Oft werden PAUT und TOFD zusammen eingesetzt, um eine umfassende Materialprüfung zu gewährleisten. PAUT deckt größere Flächen ab und TOFD bietet detaillierte Rissanalyse, insbesondere bei Schweißnähten und kritischen Bauteilen.

Fragen zur Ultraschall – Phased Array (PAUT) Prüfung

Was ist die Phased Array Ultraschallprüfung (PAUT)?

Wie unterscheidet sich PAUT von der klassischen Ultraschallprüfung (UT)?

Welche Vorteile bietet PAUT gegenüber der klassischen Ultraschallprüfung?

Wann sollte PAUT anstelle der klassischen Ultraschallprüfung eingesetzt werden?

Wie funktioniert PAUT technisch?

Welche Materialien können mit PAUT geprüft werden?

Welche Anwendungsbereiche sind für PAUT besonders geeignet?

Was sind die typischen Defekte, die mit PAUT erkannt werden können?

Ist PAUT schneller als klassische Ultraschallprüfverfahren?

Welche Bildformate liefert PAUT?

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Durch die nahtlose Integration der Software in unsere Arbeitsprozesse werden alle relevanten Daten automatisch gespeichert und klar strukturiert aufbereitet.

So stellen wir sicher, dass die Dokumentation jederzeit vollständig und nachvollziehbar ist.

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