Was ist Ultraschallprüfung und wie funktioniert sie?

Was ist Ultraschallprüfung und wie funktioniert sie?

Vielleicht hast du beim Arzt schon mal einen Ultraschall bekommen und dich gefragt, wie das ganze eigentlich funktioniert. Doch wusstest du, dass man mit dieser Technik nicht nur unser Innenleben durchleuchten kann, sondern auch Fehler in Maschinen, Rohren oder Materialien aufspürt, ohne diese dabei zu beschädigen? Genau darum geht es bei der Ultraschallprüfung.

In diesem Artikel erfährst du einfach erklärt, was Ultraschallprüfung ist, wie sie funktioniert und warum sie so wichtig für verschiedene Industriezweige bis hin zur Wartung alter Anlagen ist.

Ein Blick ins Innere

Die Ultraschallprüfung, kurz UT (Ultrasonic Testing), gehört zur sogenannten zerstörungsfreien Prüfung. Das bedeutet: Man kann prüfen, ob in einem Bauteil alles in Ordnung ist, ohne es aufzuschneiden, aufzubohren oder anderweitig zu beschädigen.

Stattdessen werden hochfrequente Schallwellen genutzt. Das sind Töne, die so hoch sind, dass das menschliche Ohr sie gar nicht wahrnimmt. Diese Schallwellen durchdringen das Material. Trifft der Schall auf eine Stelle, an der etwas „nicht stimmt“, zum Beispiel weil ein Riss, eine kleine Lufthöhle oder Rost vorhanden sind, wird er zurückgeworfen.

Das funktioniert ganz ähnlich wie ein Echo in den Bergen: Man ruft etwas in die Weite, der Schall trifft auf Felsen und das Echo kommt zurück. Je nachdem, wie schnell dieses Echo zurückkommt und wie stark es ist, kann man feststellen, wo sich dieser Fehler im Material befindet und wie groß er ist. 

Wofür wird Ultraschallprüfung eingesetzt?

Diese Technik ist besonders nützlich in Bereichen, wo Sicherheit an oberster Stelle steht. Zum Beispiel: 

• Bei Rohrleitungen, die regelmäßig auf Korrosion (also Rost) geprüft werden müssen.
  

• In der Flugzeug- oder Autoindustrie, um sicherzustellen, dass wichtige Teile keine unsichtbaren Risse haben und Passagiere sicher transportiert werden.
  

• Beim Schweißen, um zu kontrollieren, ob die Verbindung wirklich stabil ist.
  

• Und in der vorausschauenden Wartung, um Probleme zu entdecken, bevor es gefährlich für den Menschen oder die Produktion wird.

Und das Beste an der Ultraschallprüfung: Die geprüften Teile bleiben vollständig intakt und können nach der bestandenen Überprüfung normal weiter verwendet werden.

Funktioniert die Ultraschallprüfung bei allen Materialien?

Ultraschallprüfung eignet sich besonders gut für folgende Materialien: 

• Metall (zum Beispiel Stahl, Aluminium)

• Kunststoffe

• Verbundwerkstoffe (wie Carbon)

• Keramik

Sogar bei dichtem Beton ist sie möglich, wenn auch mit etwas weniger Genauigkeit. Nicht geeignet ist die Methode bei porösen oder biologischen Materialien wie Holz oder Papier, weil der Schall dort zu sehr gestreut wird und man kein genaues Ergebnis erhält. 

Und ja, auch Edelstahl lässt sich per Ultraschall prüfen. Zwar macht seine spezielle Struktur die Auswertung etwas kniffliger, aber mit etwas Know-how seitens der Prüfer klappt es trotzdem sehr gut.

Wie sieht das in der Praxis aus?

Nachdem wir nun wissen, was hinter der Methode steckt, schauen wir uns an, wie ein UT-Gerät genau arbeitet und welche Verfahren es dafür gibt. Ein UT-Gerät besteht aus einem Prüfkopf, der hochfrequente Schallwellen in das Material sendet. Diese Wellen breiten sich im Inneren aus und reagieren empfindlich auf Abweichungen, zum Beispiel Risse, Lufteinschlüsse oder Materialübergänge. 

Durch das Messen der Zeit, die die Wellen für ihren Weg benötigen, sowie der Stärke des zurückkommenden Signals, lässt sich präzise erkennen, ob und wo ein Defekt im Material vorliegt und wie ausgeprägt dieser ist.

Die drei Arten von Ultraschallprüfung, einfach erklärt

Je nach Einsatzbereich gibt es verschiedene Methoden beim UT:

1. Das klassische Echo-Verfahren

Hier wird ein kurzer Impuls ins Material gesendet. Wenn etwas im Weg ist, etwa ein Riss, kommt ein Echo zurück. So lassen sich versteckte Fehler oder die Materialdicke messen.

2. Die Durchschallung

Hier arbeiten zwei Prüfgeräte gleichzeitig: Eins sendet den Schall, das andere fängt ihn auf der Rückseite wieder ein. Wenn der Schall nicht richtig durchkommt, ist vermutlich ein größerer Defekt dazwischen. 

3. Die Phased-Array-Technik

Das ist die High-Tech-Version bei der Ultraschallprüfung. Viele kleine Schallsender arbeiten zusammen und schicken die Wellen in ganz bestimmte Richtungen. So entsteht fast so etwas wie ein Livebild vom Inneren des Materials, was ideal für komplexe Teile oder besonders genaue Analysen ist.

Warum ist UT so wichtig?

Stell dir vor, eine Flugzeugtragfläche oder ein großer Tank haben einen kleinen Riss, so klein, dass sie mit bloßem Auge nicht sichtbar sind. Wird das nicht rechtzeitig entdeckt, kann es gefährlich werden. Die Ultraschallprüfung ist eine Art Frühwarnsystem, das dabei hilft, solche Risiken zu minimieren. Schnell, sicher und ohne Schäden zu verursachen. 

Sie ist deshalb aus vielen Industriezweigen nicht mehr wegzudenken, egal ob beim Neubau, bei der regelmäßigen Wartung oder bei der Qualitätssicherung. Die Ultraschallprüfung ist wie ein medizinischer Check-up für Maschinen, Rohre oder Bauteile, nur kommen statt Stethoskop, Schallwellen zum Einsatz.

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