Weitere zerstörungsfreie Prüfverfahren

Thema

Fehlersuche mit einem Ultraschallscan an einer GFK-Probe.
Prinzip des Ultraschall-Prüfverfahrens.

Am ZfP-Zentrum des Fraunhofer IKTS werden neben den akkreditieren auch andere zerstörungsfreie Prüfverfahren kontinuierlich weiterentwickelt und in der Praxis angewendet. Dazu zählen die Thermographie und die Ultraschall-Prüfkopfcharakterisierung.
 

Ultraschallprüfung
 

Die Ultraschallprüfung ist ein Qualitätssicherungsverfahren zur Volumenprüfung an Proben verschiedenster Geometrien und Materialien. Das Verfahren basiert auf Schallwellen, die in das Material eingeleitet und an Fehlstellen oder Kanten reflektiert werden. Häufig wird es zur Prüfung von Verbindungsstellen, z. B. Schweißnähte, Rundschweißnähte, Niet- oder Klebeverbindungen, verwendet. Auch die Charakterisierung von Schichtdicken bis zu 100 μm ist mit diesem Verfahren möglich.


Leistungsangebot
 

  • Entwicklung, Optimierung, Test und Validierung neuer Prüfverfahren inklusive Zugriff auf Simulationsrechnungen
  • Nutzung unterschiedlicher Prüfköpfe (Senkrecht-, S/E- und Winkel-, Tauchtechnik- und Phased-Array-Prüfköpfe) mit verschiedenen Frequenzen und weiteren Parametern
  • Detektion von Volumenfehlern mit material- und verfahrensabhängiger Auflösung von Ø ≥ 100 μm
  • Ultraschall-Scan an ebenen, gekrümmten und - rotationssymmetrischen Proben verschiedener Materialien mit Bildrekonstruktion (realisierbare Objektparameter: Gewicht < 100 kg, Geometrie < 500 x 300 x 300 mm)
  • Prüfung mit Kontakttechnik und Tauchtechnik

Wirbelstromprüfung

Wirbelstrom-Scan zur Fehlerdetektion an einer CFK-Probe mit Einschlüssen.
Prinzip des Wirbelstrom-Verfahrens.

Das Wirbelstromverfahren ist ein sehr schnelles elektromagnetisches Prüfverfahren, das mit geringem Geräteaufwand arbeitet. Es zählt zu den Oberflächen-Prüfverfahren und kann sowohl zur Prüfung auf Defekte und Geometrie-Variationen, als auch für die Schichtdicken- und Wanddickenprüfung sowie zur Materialcharakterisierung eingesetzt werden.

Angewendet werden neben der Handprüfung auch kundenangepasste Scansysteme. Dabei werden individuelle Sensoren je nach Aufgabenstellung aufgebaut und verwendet.

Ein Fokus liegt auf Anwendungen mit Hochfrequenz-Wirbelstromtechnik, die hauptsächlich bei der Charakterisierung niedrig leitfähiger Werkstoffe wie Superlegierungen und Verbundwerkstoffen zum Einsatz kommen.


Verfahren
 

Beim Wirbelstromverfahren (engl. eddy current) wird mit einer Spule ein kleines Wechselfeld in das elektrisch leitfähige Mate­rial eingekoppelt. Durch die Interaktion im Material kann auf Oberflächenfehler, Schichtdicken und geometrische Eigenschaften geschlossen werden. Die Auflösungen sind je nach Fragestellung, Geomet­rie und Material sehr verschieden.


Leistungsangebot
 

  • Entwicklung, Optimierung, Test und Validierung neuer Prüfverfahren inklusive Simulationsrechnungen
  • Wirbelstrom-Handprüfung an Bauteilen verschiedener Geometrien
  • Wirbelstrom-Scans, auch mit sehr hoher Ortsauflösung (etwa 200 μm), an flachen Bauteilen
  • Materialcharakterisierung sowie Prüfung auf Oberflächenfehler, Bestimmung der Leitfähigkeit nach Kalibrierung sowie Schicht- und Wanddickenbestimmung
  • Untersuchungen mit verschiedenen Sensoren (Absolut- und Differenzsensoren), Messfrequenzen bis 100 MHz
  • Bestimmung des Trocknungsverhalten dünner Funktionsschichten

Sichtprüfung

Sichtprüfung mit dem Endoskop im Inneren von Rohren.

Mit der Sichtprüfung werden Oberflächen auf sichtbare Fehler untersucht. Meist werden Hilfsmittel wie Lupen oder Endoskope verwendet. Auch die Prüfung auf veränderte Farben, die Hinweise auf Fehler im Gefüge geben, beispielsweise in Schweißnähten, gehört zum Verfahren.


Leistungsangebot
 

  • Prüfung auf sichtbare Defekte wie oberflächenoffene Risse, Poren, Verfärbungen
  • Prüfung mittels Endoskopie an schwer zugänglichen Stellen (z. B. in Rohren) und an Bauteilen mit komplexer Geometrie
  • Optische Vergrößerung des Prüfbereichs
Thermographie-Messung einer CFK-Probe mit Titan-Niete.
Prinzip des Thermographie-Verfahrens.

Thermographie
 

Bei der Thermographie wird die Wärmeausbreitung im Prüfobjekt mit einer Infrarotkamera untersucht. Dieses sehr schnelle Verfahren zur Prüfung auf Oberflächenfehler kann bei Bauteilen unterschiedlicher Größe und Geometrie angewendet werden. Dafür wird das Bauteil leicht erwärmt. Dies kann thermisch (z. B. Warmluft), elektrisch (Konduktion, Induktion) oder optisch (Laser, Infrarotstrahler, Halogenstrahler) erfolgen. Anschließend wird die Wärmeausbreitung analysiert. Befindet sich ein Defekt im Bauteil, verändert sich die Wärmeausbreitung.

Darüber hinaus bietet das Fraunhofer IKTS mit ThermoLock ein Lock-In-Thermographiesystem an, das kleinste Defekte in der Bauteiloberfläche oder im Inneren der Bauteile detektieren kann. Dafür werden Temperaturänderungen, die durch externe thermische Anregungen induziert wurden, aufgezeichnet und ausgewertet.


Leistungsangebot
 

  • Prüfung auf Oberflächenfehler (Risse, Materialeinschlüsse, Enthaftungen von Lacken oder Klebungen) und Bestimmung der thermischen Leitfähigkeit
  • Untersuchung verschiedenster Materialien wie Metalle, Kunststoffe, Komposite, Sandwich-Materialien
  • Lock-In-Thermographiesystem ThermoLock


Ultraschall-Prüfkopfcharakterisierung
 

Ultraschall-Prüfköpfe haben einen komplexen Aufbau und definieren sich über Merkmale wie Frequenz, Bandbreite und auch Schallfeldeigenschaften. Das ZfP-Zentrum des Fraunhofer IKTS führt die Prüfkopfcharakterisierung an Ultraschall-Prüfköpfen nach DIN EN 12668-2, DIN EN 16392 und zusätzlichen Methoden aus. Die Auswertung erfolgt bedarfsgerecht, schnell und präzise. Die Charakterisierung von Schallfeldern kann dabei nach verschiedenen Methoden erfolgen.


Leistungsangebot
 

  • Prüfkopfcharakterisierung nach DIN EN 12668-2, DIN EN 16392
Magnetpulverprüfung mit fluoreszierenden Partikeln an einem Stahlträger.

Eindringprüfung
 

Mit der Eindringprüfung lassen sich oberflächenoffene Risse detektieren. Dabei wird ein Eindringmittel aufgetragen, das durch den Kapillareffekt in die Defekte eindringt. Anschließend wird ein Entwickler aufgetragen, der das Mittel wieder herauslöst und den Kontrast verstärkt. So sind auch Mikrorisse deutlich sichtbar.


Leistungsangebot
 

  • Prüfung auf oberflächenoffene Fehler
  • Prüfung metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe (auch Keramik und Kunststoffe)
  • Prüfung sowohl mittels Farbeindringprüfung (rot-weiß) als auch fluoreszierender Eindringprüfung
  • Detektion von Oberflächenrissen je nach Rauigkeit, bei polierten Oberflächen ab einer Rissbreite von 0,5 µm


Magnetpulverprüfung
 

Die Magnetpulverprüfung eignet sich zur Untersuchung ferromagnetischer Bauteile auf Oberflächenfehler. Das Bauteil wird magnetisiert und danach mit einer Flüssigkeit benetzt, die gefärbte oder fluoreszierende Eisenpartikel enthält. Dabei ordnen sich die Eisenteilchen an den durch Oberflächenfehler erzeugten Streufeldern an und machen diese sichtbar.


Leistungsangebot
 

  • Prüfung auf oberflächennahe Risse an ferromagnetischen Werkstoffen (z. B. Stahl, Nickel- und Cobaltlegierungen)
  • Detektion von sehr feinen Haarrissen
  • Risserkennung je nach Oberflächenrauigkeit, Rissbreite > 0,1 µm, Risstiefe > 2 µm