Im IGF-Forschungsvorhaben 20555 BR wurden anwendungsnahe Grundlagen für die kontinuierliche Ultraschall(US-)Prüfung von geschweißten Fügeverbindungen aus textilbasierten Materialien entwi-ckelt. Im Fokus stand das Ultraschall(US-)Schweißen, das universell zur kontinuierlichen Verarbei-tung von Technischen Textilien eingesetzt wird. Der Lösungsansatz für die zerstörungsfreie Mess-methode wurde die luftgekoppelte US-Messmethodik in Transmissionsverfahren verfolgt. Die For-schungsarbeiten umfassten die Systematisierung und Klassifizierung der realen Fehler und Unre-gelmäßigkeiten in Textilschweißnähten im Zusammenhang mit den Schweißprozessparametern und den Schweißnahteigenschaften, die Entwicklung einer luftgekoppelten US-Messmethode im Trans-missionsverfahren, die Anpassung bzw. Entwicklung der Prüfköpfe und der Software für die zerstö-rungsfreie US-Prüfung sowie ein Konzept für die kontinuierliche Inline-Inspektion von Schweißnäh-ten beim kontinuierlichen US-Schweißen.
Mit einer repräsentativen Auswahl von beschichteten Materialien, insbesondere mit PVC und TPU-Beschichtung aus den Bereichen Schutztextilien, Bautextilien wurden umfangreiche Schweißexpe-rimente nach einem 3³ Versuchsplan durchgeführt. Es erfolgt eine umfassende Betrachtung, Analy-se und Bewertung der Schweißnahtfehler, deren Entstehungsursachen im Zusammenhang mit den Schweißprozesseinstellungen und den Schweißnahteigenschaften.
Real in Schweißnähten auftretende Fehler und Unregelmäßigkeiten wurden in Anlehnung an beste-hende Normen für das Kunststoff- und Metallschweißen nach Art und Morphologie systematisiert. Häufigste Fehlerart sind luftgefüllte und in der Fügegrenzfläche eingeschlossene Hohlräume. Auch Bindefehler in Form von unvollständiger Durchschweißung oder auch lokalen Unterbrechungen der Nahtverbindung stellen Unregelmäßigkeiten in Schweißnähten dar. Die Ursachen für die Schweiß-fehler sind sowohl material- als auch schweißprozessbedingt. Häufig liegen die Fehlerursachen be-reits in vorangegangen textilen Prozessstufen, z. B. Beschichtungsprozess. Auch Überhitzung infol-ge übermäßigen Energieeintrags in die Fügezone während des Schweißens begünstigt die Ausbil-dung von Poren und –labyrinthen in der Fügezone, die in erster Linie die Dichtheitswirkung der Schweißnaht herabsetzen. Anhand von Nahtproben mit künstlichen und realen Schweißnahtfehlern wurden systematische Versuche mit luftgekoppelten US unter Variation der Messparameter, z. B. Fokuslänge, Prüffrequenz der Prüfköpfe, durchgeführt und auch an Schweißnähten mit realen Feh-lern überprüft. Zur besseren Detektion der Unregelmäßigkeiten im US-Scan wurden Modellierungen zur Ausbreitung der Ultraschallwellen in der Schweißnaht mit dem Ziel durchgeführt, die Qualität der am Empfängerkopf eingehenden US-Signale zu verbessern. Zudem wurden Auswertungsalgorith-men zur Interpretation der US-Scans entwickelt. Derzeit können Fehler bis zu einer lateralen Größe von 3 mm signifikant detektiert werden. Schweißnahtfehler mit einer Größe von 1 mm können bis-lang nicht sicher detektiert werden. Hierzu sind zukünftig weitere Hardwareanpassungen nötig. Final wurde ein Konzept für die Integration in den kontinuierlichen Ultraschallschweißprozess entwickelt und in Demonstratorversuchen mit künstlichen Nahtfehlern erfolgreich erprobt.
Das Inline-Konzept ist für KMU relativ kostengünstig in bestehende Prozesslinien integrierbar bzw. auch offline realisierbar. Es ermöglicht KMUs, die Zuverlässigkeit und die Sicherheit ihrer Konfektionsprodukte, insbesondere in sicherheitsrelevanten Bereichen, nachhaltig zu verbessern. Die erarbeitete Fehlerbibliothek bildet zudem eine umfassende Wissensbasis für überfällige Normungsaktivitäten auf dem Gebiet des Textilschweißens.