DE102013223262A1

DE102013223262A1 - Verfahren zum Überprüfen eines Bauelements

Info

Publication number: DE102013223262A1
Application number: DE102013223262.4A
Authority: DE
Inventors: Thilo Sauerteig; Nathanael Sutter; Juergen Krieger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2015-05-21
Also published as: WO2015071083A1; EP3069116A1; CN105556273A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines Bauelements (1), wobei das Bauelement (1) eine Hybridstruktur aus einem ersten Körper (2) und einem zweiten Körper (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine plastische Verformung (5) des zweiten Körpers (3) untersucht wird und ein Grad der Verformung (5) bestimmt wird, wobei auf eine Beschädigung (4) des ersten Körpers (2) geschlossen wird, wenn der Grad der Verformung (5) einen vordefinierten Referenzwert überschreitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines Bauelements. Insbesondere dient das Verfahren zum Bestimmen von Beschädigungen des Bauelements.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Schäden an Hybridstrukturen nur sehr schwer zu erkennen sind. Bei Hybridstrukturen handelt es sich üblicherweise um eine Kombination von mehreren Werkstoffen, wobei ein Werkstoff zumeist den anderen Werkstoff vollständig verdeckt. Somit ist ein Erkennen von Beschädigungen des verdeckten Werkstoffs nur mit großem Aufwand möglich.
Zur Überprüfung von derartigen Hybridstrukturen werden üblicherweise Sichtprüfungen, Ultraschallprüfungen oder Thermographie sowie sonstige zerstörungsfreie Prüfverfahren eingesetzt. All diese Verfahren sind jedoch sehr unsicher (insbesondere Sichtprüfung) und/oder benötigen spezialisiertes Personal sowie teuere Gerätschaften (insbesondere Ultraschallprüfung, Thermographie) und bieten daher keine zufriedenstellende Lösung.
Alternativ zu den zerstörungsfreien Prüfverfahren sind zerstörende Prüfverfahren bekannt. Hierbei wird die Hybridstruktur örtlich geöffnet, um so Beschädigungen erkennen zu können. Jedoch ist auch hier der Aufwand sehr hoch.
Insbesondere in Werkstätten für Kraftfahrzeuge ist es jedoch notwendig, Schäden an derartigen Hybridstrukturen schnell und aufwandsarm erkennen zu können. Der Stand der Technik kann hier keine zufriedenstellende Lösung anbieten.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das eine einfache und sichere Überprüfung von Bauelementen ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Demnach wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Überprüfen eines Bauelements, bei dem eine plastische Verformung untersucht wird. Das zu überprüfende Bauelement ist eine Hybridstruktur, die einen ersten Körper und einen zweiten Körper umfasst. Die plastische Verformung des zweiten Körpers wird untersucht, um einen Grad der Verformung zu bestimmen. Sollte der Grad der Verformung einen vordefinierten Referenzwert überschreiten, so wird auf eine Beschädigung des ersten Körpers geschlossen. Eine Stabilität der Hybridstruktur wird dadurch erreicht, dass sich insbesondere der erste Körper und der zweite Körper gegenseitig abstützen. Somit ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei einer entsprechenden plastischen Verformung auf eine mangelnde Stützung rückgeschlossen wird. Sollte eine derartige Stützung nicht mehr oder nur noch eingeschränkt vorhanden sein, so ist auf eine Beschädigung der Hybridstruktur, insbesondere des ersten Körpers, zu schließen.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Vorteilhafterweise ist der erste Körper von dem zweiten Körper umgeben. Somit ist es nur mit großem Aufwand möglich, den ersten Körper auf Sicht zu überprüfen. Besonders bevorzugt ist der erste Körper vollständig von dem zweiten Körper umgeben. Hier ist es nicht mehr möglich, eine Überprüfung auf Sicht durchzuführen. Dennoch kann erfindungsgemäß sicher und zuverlässig auf eine Beschädigung des ersten Körpers geschlossen werden.
Bevorzugt ist der erste Körper ein Faserverbundwerkstoff. Faserverbundwerkstoffe sind üblicherweise nur in geringem Maße plastisch verformbar. Somit ist ab einer gewissen elastischen Verformbarkeit des Bauteils davon auszugehen, dass der Faserverbundwerkstoff beschädigt ist. Besonders bevorzugt ist der Faserverbundwerkstoff ein Faserverbundkunststoff. Der Faserverbundkunststoff ist insbesondere ein Glasfaserverbundkunststoff und/oder ein Kohlenfaserverbundkunststoff. Erfindungsgemäß sind auch weitere Faserverbundwerkstoffe möglich, wie insbesondere Aramidfaserverbundkunststoff.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die plastische Verformung eines Bauteils untersucht, dessen zweiter Körper aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist. Metallische Werkstoffe sind üblicherweise sehr gut plastisch verformbar. Dieser plastischen Verformbarkeit wirkt eine Stützwirkung des ersten Körpers entgegen. Somit ist bei einer gewissen Verformbarkeit des metallischen Werkstoffs davon auszugehen, dass die stützende Wirkung des ersten Körpers nicht vorhanden ist, so dass hier eine Beschädigung vorliegt.
Bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass eine Beschädigung des ersten Körpers, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erkennbar ist, ein Bruch des ersten Körpers ist. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Beschädigung ein Lösen einer Verklebung des ersten Körpers mit dem zweiten Körper ist. Ebenso sind weitere Beschädigungsarten möglich, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erkennbar sind. Besonders bevorzugt sind verschiedene Schadensarten durch unterschiedliche Grade der plastischen Verformung des zweiten Körpers unterscheidbar. Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß der besonders bevorzugten Ausführungsform erlaubt daher, dass bereits anhand der plastischen Verformung des zweiten Körpers ein Ausmaß des Schadens und somit ein Umfang einer möglichen Reparatur abschätzbar ist.
Der erfindungsgemäß vordefinierte Referenzwert ist vorteilhafterweise anhand der Materialparameter des ersten Körpers und/oder des zweiten Körpers zu bestimmen. Weiterhin ist der Referenzwert insbesondere abhängig von einer Geometrie des Bauteils sowie von den Abmaßen des ersten Körpers und des zweiten Körpers. Ein solcher Referenzwert ist insbesondere durch die plastische Verformung eines Referenzbauteils auffindbar.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verwendung des Verfahrens, das zuvor beschrieben wurde, zur Bestimmung von Beschädigungen von Bauelementen eines Fahrzeugs. Insbesondere in Werkstätten ist es oftmals nicht möglich, den großen Aufwand zu bewältigen, den der Stand der Technik zum Auffinden von Schäden vorsieht. Somit bietet das zuvor beschriebene Verfahren überraschende Vorteile bei der Bestimmung von Beschädigungen von Bauelementen eines Fahrzeugs.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Figur. Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht eines Bauteils, an dem das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel angewandt wird.
1 zeigt ein Bauteil 1, das einen ersten Körper 2 und einen zweiten Körper 3 umfasst. Insbesondere ist das Bauteil 1 eine Strebe, die aus einem Hohlprofil gebildet ist. Dabei ist der erste Körper 2 ein Faserverbundkunststoff, der vollständig von einem metallischen Werkstoff umgeben ist. Das so entstehende Bauteil 1 ist daher eine Hybridstruktur, die insbesondere aufgrund ihrer hohen Zugfestigkeit bei gleichermaßen geringem Gewicht oftmals in Fahrzeugen eingesetzt ist.
In 1 ist dargestellt, dass das Bauteil 1 beschädigt ist. Insbesondere weist der erste Körper 2 eine Beschädigung 4 auf, da der Faserverbundkunststoff an einer Stelle gebrochen ist. Somit ist eine Stabilität des Bauteils 1 nicht mehr gewährleistet. Da jedoch der erste Körper 2 vollständig von dem zweiten Körper 3 umgeben ist und der zweite Körper 3 lediglich eine plastische Verformung 5 aufweist, ist eine derartige Beschädigung 4 durch Sichtprüfung nicht zu erkennen. Gemäß dem Stand der Technik müssten vielmehr aufwändige Verfahren angewandt werden, um die Beschädigung 4 zu identifizieren.
Dahingegen bietet das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel eine sehr einfache Lösung. Durch die plastische Verformung 5 des zweiten Körpers 3 wird ein Rückschluss auf die Beschädigung 4 erlaubt. Da die plastische Verformung 5 des zweiten Körpers 3 einen Referenzwert überschreitet, ist von der Beschädigung 4 des ersten Körpers 2 auszugehen. Sollte die plastische Verformung 5 den Referenzwert nicht überschreiten, so ist da von auszugehen, dass der erste Körper 2 intakt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher eine einfache und aufwandsarme Methode, Schäden an Bauteilen 1, die insbesondere in Fahrzeugen verwendet werden, zu erkennen. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine überraschend einfache Alternative zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren.
Bezugszeichenliste

1: Bauteil
2: Erster Körper
3: Zweiter Körper
4: Beschädigung
5: Plastische Verformung

Claims

Verfahren zum Überprüfen eines Bauelements (1), wobei das Bauelement (1) eine Hybridstruktur aus einem ersten Körper (2) und einem zweiten Körper (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine plastische Verformung (5) des zweiten Körpers (3) untersucht wird und ein Grad der Verformung (5) bestimmt wird, wobei auf eine Beschädigung (4) des ersten Körpers (2) geschlossen wird, wenn der Grad der Verformung (5) einen vordefinierten Referenzwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (2), insbesondere vollständig, von dem zweiten Körper (3) umgeben ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Körper (2) aus einem Faserverbundwerkstoff gefertigt ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff ein Faserverbundkunststoff, insbesondere ein Glasfaserverbundkunststoff und/oder ein Kohlefaserverbundkunststoff ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Körper (3) aus einem metallischem Werkstoff gefertigt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschädigung (4) des ersten Körpers (2) einen Bruch des ersten Körpers (2) und/oder ein Lösen einer Verklebung des ersten Körpers (2) mit dem zweiten Körper (3) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Grades der Verformung (5) eine Art der Beschädigung (4) bestimmt wird.
Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Bestimmung von Beschädigungen von Bauelementen eines Fahrzeugs.