Mithilfe der zerstörungsfreien Prüfung können Ingenieure die Integrität von Strukturen wie Rohren beurteilen, ohne diese zu demontieren. Herkömmliche Methoden basieren auf Geräten wie Lautsprechern, sind jedoch in entflammbaren oder engen Bereichen schwierig einzusetzen und verbrauchen viel Energie. Nun zeigt eine neue Studie in Japan eine neue Anwendung für Luftpolsterfolie, ein gängiges Verpackungsmaterial, in der zerstörungsfreien Prüfung. Die von Professor Naoki Hosoya geleitete Forschung wurde in Zusammenarbeit mit den Professoren Shuichi Yahagi von der Tokyo City University, Toshiki Shimizu und Seiya Inadera vom Shibaura Institute of Technology und Itsuro Kajiwara von der Hokkaido University durchgeführt. Die Ergebnisse wurden online in der Fachzeitschrift Measurement veröffentlicht.

Forscher haben entdeckt, dass die scharfen Risse, die beim Reißen von Luftpolsterfolie entstehen, teure und energieintensive zerstörungsfreie Prüfgeräte ersetzen könnten. Professor Hosoya erklärte: „Mein Team und ich suchten nach einer einfacheren Lösung. Luftpolsterfolie ist klein, günstig, lässt sich in Massenproduktion herstellen und benötigt keinen Strom, was sie auf Baustellen sehr nützlich macht.“ Nach dem Testen der akustischen Eigenschaften verschiedener Luftpolsterfolienarten stellten sie fest, dass die Berstfrequenz von Luftpolsterfolie bis zu 40 kHz beträgt, was für präzise akustische Tests ausreicht. Das Team konstruierte ein System mit Luftpolsterfolie als Schallquelle, das Mikrofone zum Auffangen des Signals und Computer zum Verfolgen der Schallwellenreflexionen im Rohr verwendet. Das System kann Objekte im Rohr mit einer Genauigkeit von 2 % erkennen und benötigt dafür weder Strom noch schweres Gerät.

Luftpolsterfolie, ein gängiges Verpackungsmaterial, erfährt in dieser Studie eine neue wissenschaftliche Anwendung. Durch Anpassung der Luftpolstergröße und Foliendicke lassen sich Intensität und Richtung des Schalls verändern, wodurch sie zu einem kontrollierbaren akustischen Prüfinstrument wird. Dieses präzise und tragbare System, das ausschließlich auf einer Luftpolsterfolie und einem Mikrofon basiert, kann subtile Schwankungen im reflektierten Schall erkennen und so die Position von inneren Hindernissen mit einer Genauigkeit aufzeigen, die mit der von komplexeren Geräten vergleichbar ist. Seine Flexibilität ermöglicht die Anpassung an unterschiedliche Situationen, da Schwankungen der Luftpolstergröße oder des Innendrucks die Schallfrequenz verändern. Es kann mit einer Vielzahl von Rohrdurchmessern und -materialien verwendet werden, und seine einfache Einrichtung erfordert nur minimale Schulung des Bedieners.

Das Team plant weitere Tests unter verschiedenen Temperatur- und Druckbedingungen und die Entwicklung eines kompakten, tragbaren Systems. Kontinuierliche Verbesserungen sollen die Empfindlichkeit erhöhen und die Erkennung tieferer oder komplexerer Strukturen ermöglichen.

Weitere Informationen: Shuichi Yahagi et al., Ein nichtelektrisches System zur Erzeugung von Impulspunktschallquellen für vereinfachte zerstörungsfreie Prüfungen unter Verwendung des Blasenfilm-Ruptur-Phänomens, Measurement (2025).