Terahertz-Impulse zur schnellen Inspektion von Kunststoffmaterialien

Polymere & Terahertz

Terahertz-Impulse zur schnellen Inspektion von Kunststoffmaterialien

Viele polymere Materialien sind transparent für Terahertz-Strahlung. Dies ermöglicht unter anderem Schichtdicken-Bestimmungen, basierend auf Laufzeitmessungen der Terahertz-Impulse durch die jeweiligen Schichten.

Terahertz-Technologien bergen großes Potenzial für zerstörungsfreie Prüfungen. So zeigt z.B. die Terahertz-Bildgebung versteckte Luftblasen in polymeren Materialien. (Bild: Toptica Photonics AG)

Terahertz-Technologien bergen großes Potenzial für zerstörungsfreie Prüfungen. So zeigt z.B. die Terahertz-Bildgebung versteckte Luftblasen in polymeren Materialien. (Bild: Toptica Photonics AG)

Die Anwendungen der Terahertz-Strahlung für die Kunststoffprüfung beschränken sich jedoch nicht auf Dickenmessungen. Das Abtasten einer Probe mit Hilfe eines Terahertz-Strahls verwandelt ein 1D-Profil in ein 3D-Bild, das Risse, Hohlräume und Schichtablösungen (Delaminationen) unter der Oberfläche aufzeigt. Spektroskopische Techniken analysieren die Zusammensetzung und innere Struktur von Verbundwerkstoffen wie glasfaserverstärkten Kunststoffen über die Bestimmung ihres Absorptionskoeffizienten und des Brechungsindex. Das Potenzial der Terahertz-Technologien für die Qualitäts- und Prozesskontrolle in der Kunststoffindustrie ist nahezu unbegrenzt: Von der Messung des Feuchtegrads, der Analyse von Zellgrößen bei geschäumten Kunststoffen bis hin zur Geometrievermessung reichen die möglichen Anwendungsfelder. Im Automobilbau bestimmt z.B. die richtige Kombination und Dicke der Lackschichten nicht nur die Gesamtästhetik, sondern auch die Beständigkeit gegen UV-Strahlen und Korrosion. Bei Arzneimitteln regeln Tablettenbeschichtungen die Freisetzung des Medikaments im Körper. Gepulste Terahertz-Systeme bestimmen die Dicke solcher Schichten berührungslos und zerstörungsfrei. In Mehrschichtsystemen wird jede einzelne Lage aufgelöst, solange sich benachbarte Schichten in ihrem Brechungsindex unterscheiden. Bei Kunststoffflaschen und ihren Rohlingen (Preforms) werden so die Gesamtwandstärke und die Dicke einzelner Schichten, wie z.B. einer Sauerstoffbarriere, geprüft. In mehrlagigen Lacksystemen können 10µm dünne Schichten auf unterschiedlichen Substraten (Metall und Kunststoff) mikrometergenau bestimmt werden. Dies alles geschieht aufgrund der niedrigen Energie der Terahertz-Strahlung absolut sicher und risikofrei. Aktuell forschen das Fraunhofer FHR, IAIS und IOSB gemeinsam an der Entwicklung eines Terahertz-Sortiersystems, das sich besonders für schwarze Kunststoffe eignet. Da moderne elektronische Geräte oft aus schwarzem Kunststoff gefertigt sind, spielt dieser eine immer größere Rolle beim Kunststoff-Recycling. Um sicherzustellen, dass die Qualität des Materials nicht beeinträchtigt wird, müssen die Kunststoffe nach Art sortiert werden.

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inVISION 5 2019
TOPTICA Photonics AG
http://www.toptica.com/

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