HF Shear - New shearography system for material testing

Optonor har gjennom dette prosjektet utviklet et nytt laserbasert måleinstrument for deteksjon av materialdefekter. Prinsippet er basert på vibrasjons-eksitasjon av testobjektet, hvor disse vibrasjonene måles over hele felt med høy nøyaktighet, og hvor resultatene analyseres, og avvik i vibrasjonene avslører defekter inne i materialet. Vi har gitt systemet navnet NISCOM shearografi. Bruk av shearografi til måling av vibrasjoner og deteksjon av defekter er kjent fra før. Vårt nye system har imidlertid egenskaper langt forbi kjent teknologi, både i form av tekniske spesifikasjoner og resulterende egenskaper til deteksjon av defekter, såkalt PoD (Probability of Detection). De tekniske spesifikasjonene til systemet skiller seg fra kjent teknologi ved: 1. Høye frekvenser 2. Lave amplituder (ca 100 ganger bedre oppløsning enn tradisjonell shearografi) 3. Hurtige målinger med deteksjon av både amplitude og fase ved hver enkelt frekvens 4. En ny scanne-algoritme som benytter både fase og amplitude til å finne avvik i vibrasjonsmønster 5. Nye former for objekt-eksitasjon hvor defekter kan sees med høy kontrast. Systemet har vært testet ut gjennom et eget ESA-prosjekt (European Space Agency), hvor det ble sammenlignet med andre sammenlignbare metoder. I en foreløpig konklusjon i ESA-prosjektet oppnår NISCOM høyere rating enn aktiv termografi, som på forhånd var en foretrukken metode for felt-inspeksjon av kompositter av både ESA, Airbus og NASA. Dette har allerede ført til tildeling av et nytt prosjekt fra ESA, og vi forventer at NISCOM vil bli brukt innen aerospace og andre industrielle anvendelser i årene som kommer. Et framtidig mål er å få NISCOM standardisert som testmetode. Som del av det grønne skiftet og elektrifisering innen transportnæringen, er det et stort behov for bruk av lette konstruksjonsmaterialer i framtiden. Ledelsen i Airbus hevder eksempelvis at framtiden for luftfart ligger i elektrifisering og bruk av kompositt-materialer. Det samme gjelder bilindustri, gass-transport, romfart, skipstrafikk osv. En hovedsakelig begrensning når det gjelder bruk av kompositter er mangel på inspeksjonsmetoder av disse materialene, og på denne måten vil NISCOM kunne bli en viktig bidragsyter i framtiden. Metoden er også blitt anerkjent av EIC Accelerator's evaluerings-panel gjennom tildeling av "Seal of Excellence". NISCOM har vist seg å være så følsom at den også kan detektere korrosjon og erosjon på innsiden av metalliske rør og tanker, gjennom flere millimeter metall, og ved målinger på flere meters avstand. Dette kan være av stor interesse innen eksempelvis prosessindustri.

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.