Mehrkanalmesstechnik

Durch Betriebskräfte hervorgerufene Vorspannkraftverluste in Schraubenverbindungen sind, sofern sie einen tolerierbaren vorkalkulierten Wert überschreiten, die Hauptursache für das Versagen von Schraubenverbindungen.

In der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie ist es seit Jahrzehnten Standard, den errechneten Vorspannkraftverlust in Versuchsreihen zu verifizieren. Dieses geschieht in der Regel „im Zeitraffer“ auf Testständen oder in Prototypen, durch Krafteinleitung mit hoher Frequenz oder in Langzeittest, auf Testsrecken oder -flügen.

Die heute beim Schrauben-Monitoring noch dominierende Technologie basiert auf dem Anbringen von Dehnmessstreifen (DMS). Der Nachteil dieser Methode sind nicht nur die hohen Kalibrierkosten und Oberflächenvorbereitungskosten jedes einzelnen aufgeklebten DMS. Für die filigrane Verkabelung dieser fast reinen Labortechnologie muss oft in Kauf genommen werden, dass die Schraube selbst verändert wird. Die notwendigen Maßnahmen reichen von Fräsarbeiten an Gewindeabschnitten der Schraube bis hin zu Hohlbohrungen. Inwiefern sich derart modifizierte Schrauben exakt so verhalten wie Schrauben mit dauerhaltbaren Permanentsensoren auf dem Kopf- oder Fußende einer völlig unveränderten Schraube, ist oft nur spekalutiv einschätzbar.

MCRU

Seit vielen Jahren liefert Intellifast Produkte zur Überwachung von Mehrfach- schraubenverbindungen basierend auf Multiplexern, die einem Ultraschallmessgerät vorgeschaltet sind. Bei Kundenanforderungen die sich im Bereich von einem dokumentierten Schraubenkraft-Messwert pro Minute, Stunde, Tag oder sogar Monat bewegen ist diese kostengünstige Mehrkanalüberwachung auch weiterhin das bevorzugte und bedarfsgerechte Equipment.

MCRSeit 2013 liefert Intellifast allerdings auch „echte Mehrkanalmesstechnik“ aus. Bei diesen „Engineered Systems“ wird der Permanentsensor jeder Schraube mit einer in den letzten Jahren selbst entwickelten Ultraschallmesskarte, basierend auf FPGA-Technologie, verbunden. Diese Messkarten sind als Einschübe in standardisierte Racks mit Spannungsversorgung (8 Kanäle pro Rack) erhältlich. Die digitalisierten Ultraschallechos werden über Standrad-Ethernet-Schnittstellen und -Switches an einen PC oder Server übermittelt. Die darauf installierte Mehrkanal-Software wandelt die Echos in Vorspannkraftwerte um, die entsprechend Kundenanforderung formatiert, gespeichert und wiederum als Datenpakete mit Zeitstempel übermittelt werden können.

Aktuell sind – abhängig von der Echoqualität der Schraube und der eingesetzten Hardware – Messraten bis 300 Hz realisiert. Mittelfristig werden durch Optimierung der Ethernet-Protokoll-Informationen Messraten von bis 800 Hz angeboten. Da die „Intellifast-Ultraschallmesskarte“ auf der Schraubenseite bereits mit einer Abtastrate von 2 kHz arbeitet, kann dieses Produkt auf weiter steigende Anforderungen bei der Verifizierung der Dauerhaltbarkeit von Schraubenverbindungen angepasst werden.