HF Shear - New shearography system for material testing

Optonor has trough this project developed a new laser based test instrument for the detection of defects in construction materials.The principle is based on vibration excitation of the test object, where these vibrations are measured full field and with high resolution, and where the results are analyzed, and the vibrations reveal defects inside the material. We have given the system the name NISCOM shearography. The use of shearography for the measurement of vibrations and detection of defects is known from before. However, our new system has properties and spesification far beyond known technology, both in terms of technical specifications and resulting probability of detection (PoD) of defects. The technical specification of the system is different from known technology by: 1. High frequency range 2. Low amplitude resolution (approximately 100 times better than traditional shearography) 3. Fast measurements with detection of both amplitude and phase for each frequency 4. A new scanning algorithm which uses both amplitude and phase to find deviations in vibration patterns 5. New ways of object excitations, where defects can be seen with high contrast. The system has been evaluated by a separate ESA project (European Space Agency), where NISCOM was compared and benchmarked to other methods. In a preliminary conclusion in the ESA project, NISCOM achieved higher rating than active thermography, which on forehand was a preferred method for field inspection by both ESA, Airbus and NASA. This has already lead to a new project from ESA, and we expect that NISCOM will be used in the aerospace and other industries in years to come. A future goal is got get NISCOM standarized as a test method. As part of the green shift and electrification withing transport industry, there is a large demand for the use of light weight construction materials in the future. For instance, the Airbus management claims that the only future of aviation is within electrification and use of light weight composite materials. The same is true for automotive, gas transport, space, ship industry and more. A main limitation in the use of composite materials is the lack of reliable inspection methods for these materials, and this way, NISCOM may be an important contribution in the future. The method has also been given "Seal of Excellence" by the EIC accelerator jury. NISCOM is so sensitive that it can also detect corrosion and erosion inside metallic tubes and tanks, and through several millimeter of metal, and at several meter distance. This may be of large interest within process industry.

Innen transportindustrien, men også innen bygningsindustrien og mange andre industrigrener, er utvikling av nye materialer med høyt styrke/vekt-forhold viktig, ikke minst med tanke på redusert drivstoff-forbruk og redusert CO2-avtrykk. Kompositt-materialer er et nøkkelord, og utviklingen av testemetoder for disse materialene må gå hånd i hånd med utviklingen av selve materialene. Med utvikling av et høyfrekvent shearografi-system i kombinasjon med algoritmene som Optonor allerede har utviklet, får vi mulighet for hurtig og presis deteksjon av defekter i slike materialer, etter at materialene og strukturene er tatt i bruk. Dette er essensielt for å kunne anvende materialene innen nye bruksområder, siden sikker bruk av materialer alltid er et krav. Eksempelvis, ingen vil sette seg i et kompositt-fly eller bruke en stor drone uten god sikkerhetsmargin. Dette vellykkede prosjektet vil gjøre det mulig å oppnå en skalering av Optonor og å gjøre oss til en internasjonal leverandør av NDT-systemer for kompositter. Vi har allerede benyttet teknologien i en benchmark-studie i regi av ESA (European Space Agency), og markert oss ved å vinne en benchmark mot andre sammenlignbare teknologier. Dette vil gi oss en vei inn i luft- og romfart-domenet i framtiden, og vi har allerede fått et nytt prosjekt av ESA. Vi har også innledet en kontakt med en av produsentene av Ariane 6 raketten, og gjort de første målingene på en modell av upper black stage av denne raketten. Vi søkte også om tilskudd gjennom EIC Accelerator, og oppnådde "Seal of Excellence".

Bakgrunnen for prosjektet er at Optonor har utviklet et nytt system for effektiv og presis testing av kompositt-materialer. Systemet benytter holografi og/eller shearografi til måling av ørsmå vibrasjoner over en hel objektflate, og disse vibrasjonene kan avsløre defekter i eller under overflaten av materialet. Systemet kan også anvendes på metalliske materialer. Optonor er blitt med i et ESA-prosjekt, hvor ulike metoder skal evalueres for on-site testing av kompositt-strukturer, fortrinnsvis uten at strukturen demonteres. Optonor-systemet vil evalueres sammen med termografi med tanke på testing av komposittstrukturer for rom- og luftfart. ESA-prosjektet innebærer også at Optonor sitt prinsipp kan bli inkludert i standarder innen bransjen. Til tross for den gode responsen Optonor-teknologien allerede har fått, har teknologien en svakhet. Resultatene med høyest oppløsning av defekter får vi i dag med holografi og i rolige omgivelser hvor målingene ikke forstyrres av ekstern støy. Med holografi kan vi måle opp i 240 MHz. Dersom målinger skal utføres i hangarer eller andre in-situ målesituasjoner, må vi benytte shearografi-systemet. Dette systemet kan kun måle opp i 30-40 kHz, noe som er for lavt for å oppnå høy oppløsning av defekter. Målet med prosjektet er å utvikle et helt nytt shearografi-system som kan måle frekvenser helt opp i over 1 MHz. Vi kjenner ikke til at numeriske, høyoppløselige shearografi-systemer noen gang har gjort målinger ved slike høye frekvenser, og dette vil representere et teknologisk sprang. Vi har gjort en oppfinnelse hvor vi mener dette vil være mulig, og innovasjons-prosjektet vil gi oss mulighet til å realisere denne nye oppfinnelsen. I tillegg til selve shearografi-systemet vil vi i prosjektet også utvikle ny teknologi for eksitasjon av ulike typer objekter, for simulering av bølger, for projeksjon av resultater over på måleobjektet, og vi vil også utvikle et belysnings-system med redusert fareklasse.