Ein portabler, vielfältig einsetzbarer 3D-Positionierer für Synthetik-Apertur-Ultraschallmessungen in der ZfP

Ultraschallmessungen in der ZfP mit synthetischer Apertur erfordern Positioniertechnik mit Submillimeter-Genauigkeit. Dabei sollte der Positionierer möglichst flexibel für verschiedene Messaufgaben einsetzbar sein. Für das Szenario eines in einer Flüssigkeit lagernden Prüfkörpers wird eine Lösung vorgestellt, die auf einen Behälter aufgesetzt werden kann und einen Scanbereich von 300 x300 x 200 mm (X x Y x Z) bietet. Die Ultraschallsonde wird dabei über das aus dem 3D-Drucker-Umfeld bekannte Delta-Prinzip bewegt. Zusätzlich ist eine programmierbare Neigung der Sonde in zwei Achsen mit bis zu +-30° möglich. Dies ermöglicht es, einer variablen Oberflächenkrümmung des Prüflings adaptiv zu folgen. Angelehnt an einen Delta-3D-Drucker wurden für das Design des Positionierers hochwertige Materialien und Komponenten ausgewählt und zu einer neuartigen und besonders stabilen Konstruktion zusammengeführt: Die bei 3D-Druckern üblicherweise unten befindlichen Komponenten (Antriebe, Elektronik) wurden in den oberen Bereich verlagert. Unten wird die Konstruktion von einem massiven Aluminiumring getragen, durch den der Effektor mit der Messsonde in den Flüssigkeitsbehälter hineinbewegt werden kann. Die Ansteuerung des Positionierers erfolgt mittels G-Code über eine USB-Schnittstelle. Durch Einlegen eines Druckbetts in den unteren Ring und Austausch der Ultraschallsonde gegen einen 3D-Druckkopf kann der Positionierer leicht in einen 3D-Druckerumkonfiguriert werden. Die entsprechenden Komponenten sind vorhanden. Mit 82 Zentimeter Durchmesser und etwa 1 Meter Höhe sowie Materialkosten von unter 2000 Euro bietet das vorgestellte Positioniersystem eine portable, preiswerte Lösung für Ultraschallmessungen mit synthetischer Apertur und Submillimeter-Genauigkeitsanforderungen