1.1 Allgemeine Einführung in die Ultraschallprüfung
Ultraschallprüfgeräte werden schon seit über sechzig Jahren für Anwendungsbereiche in der Industrie eingesetzt. Seit den 1940er Jahren werden die physikalischen Gesetze der Ausbreitung von hochfrequenten Schallwellen in festen Körpern genutzt, um versteckte Risse, Hohlstellen, Porosität und andere Diskontinuitäten in Metallen, Verbundwerkstoffen, Kunststoffen und Keramik festzustellen, sowie die Dicke zu messen und Werkstoffeigenschaften zu analysieren. Die Ultraschallprüfung ist eine zerstörungsfreie und gefahrlose Prüfmethode und sie hat sich in vielen allgemeinen Herstellungs-, Verarbeitungs- und Dienstleistungsindustrien bewährt, insbesondere in den Bereichen der Schweißnaht- und Metallstrukturprüfung.
Die Entwicklung der Ultraschallprüfung verlief weitgehend parallel zur Entwicklung der Elektronik und später der Computertechnik. Frühe Forschungsarbeiten der 1930er Jahre in Europa und in den Vereinigten Staaten zeigten, dass hochfrequente Schallwellen von versteckten Fehlern oder von Werkstoffgrenzen in vorhersagbarer Weise reflektiert werden und typische Echomuster erzeugen, die auf einem Oszilloskopbildschirm dargestellt werden können. Die Entwicklung des Echolots während des zweiten Weltkriegs brachte der Ultraschallforschung einen weiteren Aufschwung. 1945 ließ der Forscher Floyd Firestone ein Gerät patentieren, welches er „Supersonic Reflectoscope“ nannte, und das allgemein als das erste brauchbare Ultraschallprüfgerät angesehen wird. Es nutzt die Impuls-Echo-Technik, die auch heute noch eingesetzt wird. Auf ihm basieren die vielen anderen Industriegeräte, die in den folgenden Jahren auf den Markt kamen. Unter den in der Entwicklung von Ultraschallprüfgeräten, Dickenmessern und Schallköpfen führenden Unternehmen in den 1960er und 1970er Jahren waren Panametrics, Staveley und Harisonic beteiligt, die heute noch zu Olympus gehören.
Ende der 1940er Jahren nutzten japanische Forscher als erste die Ultraschallprüfung zur Diagnose in der Medizin. Sie konnten mit frühen B-Bild-Geräten ein zweidimensionales Profilbild von Gewebeschichten erstellen. In den 1960er Jahren wurden erste Versionen von medizinischen Geräten eingesetzt, um Tumore, Gallensteine und ähnliches nachzuweisen. Nach der Einführung der Präzisionsdickenmesser in den 1970er Jahren wurde die Ultraschallprüfung in vielen Herstellungsverfahren eingesetzt, in denen die Teile zum Messen nur von einer Seite aus zugänglich waren. Korrosionsprüfgeräte wurden in großem Rahmen zum Messen der Restwanddicke in Metallrohren und -tanks eingesetzt.
Die jüngste Entwicklung der Ultraschallprüfgeräte basiert auf der digitalen Signalverarbeitung und den kostengünstigen Mikroprozessoren, die ab den 1980er Jahren verfügbar waren. Diese Entwicklung führte zu einer neuen Generation miniaturisierter, höchst zuverlässiger, tragbarer Geräte und integrierten Prüfanlagen auf der Produktionsstraße, die zur Fehlererkennung, Dickenmessung und Darstellung des akustischen Signals eingesetzt werden.
