Nichtmetallische Werkstoffe wie z.B. Siliziumnitrid, Ferrit oder Graphit kommen aufgrund Ihrer mechanischen oder elektrischen Eigenschaften vermehrt in der Industrie zum Einsatz. Um die Lebensdauer für bestimmte Einsatzzwecke abzusichern, werden qualitätssichernde Maßnahmen betrieben. Wer bei Rissprüfungen die aufwendige Farbeindringprüfung durch ein rückstandsfreies und automatisierbares Verfahren ersetzen will, liegt bei der Laser-Scan-Thermografie richtig. Auch Teile mit komplexen Geometrien lassen sich damit einer vollen Prüfung unterziehen – und das zerstörungsfrei.

Die Anwendung:

Klassische Anwendungen für nichtmetallische Komponenten, bei denen wir schon Prüferfahrung sammeln konnten, sind Keramiklager, die in Motoren verbaut werden, sowie Ferritmagneten in den Elektromotoren von Lüftern. Denn wenn diese Komponenten mit feinen Rissen verbaut werden, kann das bei hohen Drehzahlen zu Teilebrüchen und Ausfällen führen. Zu denken ist jedoch an viele weitere Anwendungen, nicht nur bei kleinen Elektronik-Bauteilen, zum Beispiel auch aus der Luftfahrt, der Automobilindustrie oder der Antriebstechnik. Prinzipiell ist die Technologie auch an metallischen Bauteilen anwendbar und kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn berührungslos, also über etwas größere Distanzen, geprüft werden muss.

Die Verbesserung (für die Kunden):  

Die Thermografie-Prüfung ist ein vergleichsweise kostengünstiges und rationelles, weil zerstörungsfreies, rückstandsfreies, automatisierbares und schnelles Testverfahren. Außerdem können Bauteile auch bei Temperaturen deutlich oberhalb von 100 Grad Celsius problemlos geprüft werden. Klassische Verfahren wie die Ultraschall-Prüfung sind entweder für die Fehlstellendetektion in größeren Tiefen sehr gut geeignet, an der Oberfläche jedoch blind, oder im Fall der Farbeindringprüfung weder kontaktfrei noch automatisierbar und auch nicht an warmen Bauteilen anwendbar.

Die Aufgabenstellung:

Entwickelt werden sollten Thermografie-Prüfstande, bei denen der oberflächennahe Bereich nichtmetallischer Teile vollständig gescannt und mit einem bildgebenden Verfahren auf Fehlstellen geprüft werden sollten. Der Fehlerkatalog umfasste z. B. Risse verschiedener Orientierung und Größe, offene Porosität, Blasen/Lunker, Delaminationen und mehr. Diese Fehlstellen unterbrechen den Wärmefluss und sind daher für eine Infrarot-Kamera gut erkenn- und darstellbar.

Die Lösung:

Bei unseren klassischen Laser-Scan-Thermografie-Prüfständen wird ein Laser-Punkt oder eine Laser-Linie über das Bauteil gescannt und der resultierende laterale Wärmefluss von einer IR-Kamera erfasst wird. Dabei fliegt der Laserpunkt über das Bauteil, daher auch der Name “Flying Spot”. edevis hat jedoch auch weitere Möglichkeiten im Programm: Zum Beispiel kann die erforderliche Relativbewegung zwischen Bauteil und Anregung auch durch eine Rotations- oder Linear-Achse erfolgen, so dass die Bauteile unter einer statischen Laserlinie hindurchgeführt werden.

Die Projektierung:

Die Interessenten lieferten Musterteile, auf deren Basis edevis im hauseigenen Labor Voruntersuchungen und Machbarkeitsstudien durchführte. Angeboten wurden dann komplette Prüfstände für den Laboreinsatz, mit Laser, Laser-Scanner, Laserschutzkabine, Infrarot-Kamera, mechanischem Aufbau, Software und ggf. Verfahrachsen inkl. Ansteuerung. Je nach Temperaturleitfähigkeit des Werkstoffs sind schnelle Taktzeiten prinzipiell realisierbar, so dass auch eine Inline-Prüfung für die Serienfertigung denkbar ist.