Elektromagnetische Prüfsysteme und -verfahren

Produkte und Dienstleistungen

Spitzentechnologie zur Carbon-Textil-Prüfung, zur 3D-Inspektion von elektronischen Bauteilen, für Prüfsysteme zur Prozesskontrolle und von industriellen Großanlagen

 

Das Fraunhofer IKTS liefert elektromagnetische Prüfsysteme, Komponenten und (Vor-Ort-)- Prüfverfahren für die zerstörungsfreie Einzelteilprüfung und für die zerstörungsfreie Prüfung von großen Stückzahlen bei automatisierten Prozessen. Das Applikations-Know-how bezieht sich dabei auf die Gebiete der Elektronik, Software, Sensorik und Manipulation.

Mit der EddyCus®-Hochfrequenz-Wirbelstromtechnik zur Carbon-Textil-Prüfung bietet das Fraunhofer IKTS attraktive lizenzbasierte Geschäftsmodelle an. Für die 3D-Inspektion von Objekten stehen selbst entwickelte Röntgen-Messtechniken zur Verfügung. Diese zeichnen sich durch sehr hohe räumliche Auflösungen aus. Prüfsysteme für den Einsatz in der Prozesskontrolle und ein zerstörungsfreies und mit geringem apparativen Aufwand verbundenes mikromagnetisches Prüfverfahren zur Bewertung der Restlebensdauer industrieller Großanlagen und Bauwerke ergänzen das Angebot der elektromagnetischen Prüfsysteme und Verfahren des Fraunhofer IKTS.

© Fraunhofer IKTS
EddyCus® MPECS – System zur bildgebenden Wirbelstrommessung und Auswertung von Kohlefaserlagen an 3D-Strukturen.
© Fraunhofer IKTS
Für die automatisierte Texturanalyse von CFK bei komplexen 3D-Strukturen werden unter anderem Industrieroboter eingesetzt.
© Fraunhofer IKTS
Röntgenzeilendetektor L100e® für komplexe Aufgaben im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung.

Industrielle Sensorsysteme

 

EddyCus® MPECS – Bildgebende Wirbelstrom-Messung zur Auswertung von Kohlefaserlagen an 3D-Strukturen

EddyCus® MPECS ist ein universell parametrierbarer Wirbelstrom-Scanner zur schnellen prozessnahen Stichprobenprüfung an (3D-) Strukturen aus Kohlefaser-Verbundwerkstoffen. Die wirbelstrombasierte Prüfmethode nutzt die elektrischen Eigenschaften der Kohlenstofffasern zur Qualitätsbeurteilung und arbeitet koppelmittel- und strahlenfrei.

Das Fraunhofer IKTS liefert mit der EddyCus®-Hochfrequenz-Wirbelstromtechnik zur Carbon-Textil-Prüfung neben einzelnen Komponenten auch komplexe Sensorsysteme. Damit können verschiedenste Werkstoffe mittels Wirbelstrom-Untersuchungen, Hochfrequenz-Wirbelstrom und abbildender Impedanzspektroskopie im Frequenzbereich von 100 kHz bis 100 MHz zerstörungsfrei geprüft und überwacht werden. Die hauseigene EddyCus®-Geräteplattform kommt z. B. bei der Charakterisierung der Aushärtereaktion von Epoxidharzen oder der elektrischen Bewertung von Keramiken zum Einsatz. Des Weiteren können metallische Werkstoffe, Faserkomposite (CFK), Keramiken (SiC), Kunststoffe und andere, auch sehr schwach elektrisch leitfähige, Werkstoffe geprüft werden.

Mehr Informationen zum EddyCus® MPECS erhalten Sie hier:

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Henning Heuer
Abteilung: Prüf- und Analysesysteme

nach oben

 

Texturanalyse von CFK an beliebig geformten Strukturen

Industrieroboter sind das Kernstück der flexibel einsetzbaren Prüfsysteme für komplex geformte 3D-Strukturen. Mit Streifenlichtprojektion werden unbekannte Objekte digitalisiert. Das schließt die Scanbahnplanung und Programmerstellung ein. Durch das Abrastern von beliebig geformten Oberflächen sind Vergleiche von Simulationsergebnissen mit Messungen an realen Bauteilen möglich. So wird beispielsweise bei der Nutzung der Hochfrequenz-Wirbelstromtechnik die Struktur von Kohlefasergelegen sichtbar. Diese Struktur kann mit Hilfe der Texturanalyse an gekrümmten Oberflächen quantifiziert werden, z. B. Winkel zwischen den Lagen, Gassenbreiten, Verteilungen oder Anomalien.

Mehr Informationen zur Texturanalyse erhalten Sie hier:

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Henning Heuer
Abteilung: Prüf- und Analysesysteme

nach oben

 

EddyCus® Wetcoating – Charakterisierung des Trocknungsverhaltens von leitfähigen Schichten

Mit EddyCus® Wetcoating können an nassen dünnen und schlecht leitenden Schichten die Trocknungskurven bei Frequenzen bis 100 MHz aufgenommen und visualisiert werden. Damit ist es möglich, die finalen Eigenschaften leitfähiger Schichten noch im nassen Zustand zu prognostizieren. Drifteinflüsse von Temperatur, Messaufbau oder elektronischen Komponenten werden permanent kompensiert.
Das Fraunhofer IKTS liefert ein leicht zu transportierendes Gerät. Es verfügt über einen internen Sensor zur Ermittlung der Trocknungsparameter sowie über einen Handsensor für Oberflächen bei einem Messabstand von bis zu 5 m vom Gerät.

Mehr Informationen zu EddyCus® Wetcoating erhalten Sie hier:

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Henning Heuer
Abteilung: Prüf- und Analysesysteme

nach oben

 

Röntgenzeilendetektor L100e® – Direktkonvertierender, zählender Röntgendetektor

Der Röntgenzeilendetektor L100e® erfüllt komplexe Aufgaben im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung mit bisher unerreichter Qualität. Er vereint Energiediskriminierung, Einzelphotonenzählung, hohe Auflösung sowie Flexibilität und Schnelligkeit. Neben seiner eigentlichen Anwendung, der Detektion von Röntgenstrahlung, lässt sich der L100e® auch für optische Prüfaufgaben adaptieren (Prozesskontrolle, Sortieren, Tomographie).
Der L100e® stellt nur eine der möglichen Konfigurationen des Sensorsystems dar. Andere Anwendungen beinhalten sehr lange sowie auch gekrümmte Detektoren. Darüber hinaus können spezielle Anordnungen für den Nachweis sehr großer Zählraten realisiert werden.

Mehr Informationen zum Röntgenzeilendetektor L100e® erhalten Sie hier:

Ansprechpartner: Dr. Peter Krüger
Abteilung: ZfP-Zentrum

nach oben

© Fraunhofer IKTS
Sensorzeilen-Arrays für Prüfungen mit Hochfrequenz-Wirbelstrom.
© Fraunhofer IKTS
EddyCus®-Elektronik für Hochfrequenz-Wirbelstromprüfungen.
© Fraunhofer IKTS
Softwarelösung für die Langzeitprüfung des Trocknungsverhaltens von leitfähigen Polymeren zur Vorhersage der erzielbaren Qualität.

Sensorsystem-Komponenten

 

Wirbelstrom- und Hochfrequenz-Wirbelstrom-Detektoren und -Arrays

Auf Basis von Parameterstudien, zum Beispiel an neuen Werkstoffen, ermittelt das Fraunhofer IKTS geeignete Kenngrößen und liefert individuelle Wirbelstrom- und Hochfrequenz-Wirbelstrom-Detektoren. Diese können bei Durchlaufprüfungen, Rolle-zu-Rolle-Verfahren, zur Rasterbildererzeugung, einseitig bei Freiformscans an Formbauteilen oder als Belastungsindikatoren eingesetzt werden. Für einen hohen Prüfdurchsatz werden Detektorarrays individuell an Geometrien angepasst. Die vorgeschalteten Parameterstudien können auf Wunsch durch andere zerstörungsfreie Prüfverfahren im hauseigenen ZfP-Zentrum begleitet und verifiziert werden.

Mehr Informationen zu den Detektoren und Arrays erhalten Sie hier:

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Henning Heuer
Abteilung: Prüf- und Analysesysteme

nach oben

 

Kundenangepasste Elektronik

Das Fraunhofer IKTS konzipiert und baut alle benötigten Komponenten für automatisierte Messabläufe. Dazu zählen z. B. abgesetzte Vorverstärker, Multiplexer und Verdrahtungsträger der Detektoren (-arrays). Für die Integration in Produktions- und Prüfanlagen wird die Peripherie an Verschaltung, Rechentechnik und Installationsmaterial individuell zusammengestellt.

Mehr Informationen zur kundenangepassten Elektronik erhalten Sie hier:

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Henning Heuer
Abteilung: Prüf- und Analysesysteme

nach oben

 

Kundenangepasste Software – EddyCus® MPECS und EddyCus® Integration Kit

Mit dem EddyCus® MPECS (Multi Parameter Eddy Current Scanner), in Verbindung mit einem kartesischen Prüfsystem für flächige Proben, und dem EddyCus® Integration Kit, zum Beispiel zur Adaption an eine Roboteranlage, steht eine Software für die Steuerung der Messdatenakquise sowie die Auswertung und Verwaltung der Daten zur Verfügung. In diese Softwarelösung können nahezu alle gängigen Schnittstellenspezifikationen eingebunden werden. Auf Wunsch sind auch eine Datenbankanbindung, Benutzerverwaltung sowie die Erstellung automatisierter Berichte möglich.

Mehr Informationen zur kundenangepassten Software erhalten Sie hier:

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Henning Heuer
Abteilung: Prüf- und Analysesysteme

nach oben

© Fraunhofer IKTS
Mit industrieller µ-CT dargestelltes 3D-Bild eines Mobiltelefons.
© Fraunhofer IKTS
Abriss eines Lötballs von der Kontaktbahn.
© Fraunhofer IKTS
Analyse des Ermüdungszustands einer Brücke mit Hilfe des Barkhausenrauschens.

Mess- und Prüfdienstleistungen

 

Wirbelstromprüfung zur Fehleranalyse

Das Wirbelstromverfahren ist ein sehr schnelles und einfaches elektromagnetisches Prüfverfahren. Mit einer Spule wird 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 können dabei je nach Fragestellung, Geometrie und Material sehr verschieden sein.

Das Fraunhofer IKTS bietet die Wirbelstromprüfung mit folgenden Leistungen an:

  • 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
  • Prüfung auf Oberflächenfehler, Bestimmung der Leitfähigkeit nach Kalibrierung sowie Schicht- und Wanddickenbestimmung
  • Untersuchungen mit verschiedenen Sensoren (Absolut- und Differenzsensoren), Messfrequenzen bis 100 MHz

Mehr Informationen zur Wirbelstromprüfung erhalten Sie hier:

Kontakt: Christoph Prüfer
Abteilung: Akkreditiertes Prüfzentrum

nach oben

 

Mikromagnetisches Prüfverfahren – Bewertung der Restlebensdauer industrieller Großanlagen und Bauwerke

Umwelteinflüsse führen bei fast allen Großanlagen im Laufe der Zeit zur Materialermüdung. Werden übermäßige exogene Einflüsse nicht rechtzeitig erkannt, droht Betreibern von ferromagnetischen Großanlagen (Kraftwerke, Stadtwerke, Betreiber von Antennen- und Funktechnik sowie zivilen Infrastrukturen) der Ausfall von Bauteilen oder sogar ein Funktionsversagen der gesamten Anlage.

Eine permanente Beobachtung von Großanlagen war bisher zeit- und kostenintensiv. Dies ändert sich mit der Vor-Ort-Charakterisierung von Materialschädigungen in allen ferromagnetischen Materialien, die durch zyklische oder statische Verformung verursacht werden können. Aussagen zur Materialermüdung, Härte, Härtetiefe sowie zu Spannungen dienen einer realistischen Einschätzung der verbleibenden Restlebensdauer und ermöglichen rechtzeitige Maßnahmen, wie Wartungsarbeiten oder den Austausch betroffener Bauteile.

Mehr Informationen zur Bestimmung der Restlebensdauer ferromagnetischer Bauteile erhalten Sie hier:

Ansprechpartner: Christoph Prüfer
Abteilung: ZfP-Zentrum

nach oben

 

Röntgenmikroskopie und Nano-XCT für Energietechnik, Materialforschung, Mikroelektronik und Biomedizin

Für die Materialwissenschaft, Energietechnik, Mikroelektronik und Biomedizin bietet das Fraunhofer IKTS mit der Röntgenmikroskopie ein modernes zerstörungsfreies Verfahren für die Analyse von Strukturen und Fehlern an.

Das Verfahren kann zur Untersuchung von Strukturwerkstoffen und Funktionswerkstoffen eingesetzt werden, ermöglicht als In-situ-Röntgenmikroskopie die Beobachtung von chemischen Prozessen in miniaturisierten Reaktionskammern auf mikroskopischer Ebene, kann detaillierte Abbildungen bei Untersuchungen von mikroelektronischen Produkten liefern oder zur Untersuchung von biologischen Strukturen eingesetzt werden, indem es die Abbildung von Substrukturen ermöglicht.

Für noch genauere Abbildungen bestimmter Gefügebestandteile nutzt das Fraunhofer IKTS die Nano-Röntgen-CT (Nano-XCT). Mit diesem Verfahren kann die Morphologie und Topologie von Untersuchungsbereichen dreidimensional abgebildet werden. So können Delaminationen und Risse nach Belastungsvorgängen von Verbundwerkstoffen lokalisiert oder Poren mit unter 100 nm Durchmesser in Kupfer-TSV-Strukturen von Hochleistungschips detektiert werden.

Die stetige Weiterentwicklung von Röntgenoptiken ist ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten am Fraunhofer IKTS. Mit der Herstellung von Multilayer-Laue-Linsen, die bereits erfolgreich in Labor-Röntgenmikroskope für Vollfeld-Abbildungen integriert wurden, sollen Auflösungen von 10 nm realisiert werden. Damit können zukünftig noch kleinere Strukturen, z. B. bei modernsten Chips, deren Verdrahtungsstrukturen Dimensionen von 100 nm und darunter erreicht haben, analysiert werden.

Das Fraunhofer IKTS bietet folgende Leistungen an:

  • Hochauflösende 2D- und 3D-Röntgenmikroskopie
  • Untersuchung kinetischer Prozesse, In-situ-Experimente:
  • Temperaturkammer, chemische Reaktionskammer, mechanischer Micro-DCB-Test
  • Abbildung mit Absorptions- und Zernike-Phasenkontrast
  • Höchste Auflösung bis minimal 32 nm Pixelbreite
  • Aufnahme und Rekonstruktion von 3D- und 4D-Datensätzen (Tomographie, Laminographie, Bildserien und zeitaufgelöste Tomographie)
  • Datenauswertung, Segmentierung

Mehr Informationen zur Röntgenmikroskopie und Nano-XCT erhalten Sie hier:

Ansprechpartner: Dr. Jürgen Gluch
Abteilung: Mikroelektronik und Nanoanalytik, Gruppe: Mikro- und Nanoanalytik

nach oben