Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Aktive Wärmefluss-Thermographie zur Qualitätssicherung

14.03.2005


Die Wärmefluss-Thermographie ist eine Prüfmethode, mit der "unsichtbare" Fehlstellen sichtbar gemacht werden können. Durch die Analyse des Wärmeflusses beziehungsweise der Wärmeleitfähigkeit können unterhalb der Oberfläche liegende und daher äußerlich nicht sichtbare Fehlstellen in Werkstücken erkannt werden. Auf der Control 2005 in Sinsheim stellt das Fraunhofer WKI Braunschweig eine Prüfeinrichtung vor, die eine Vielzahl von Produkten, von Holzwerkstoffen über Fahrzeugteile bis hin zu Weingummis, im Durchlauf auf einem Förderband auf äußerlich nicht sichtbare Qualitätsmängel prüfen kann. Als Prüfverfahren dient die aktive Infrarot-Thermographie. Das Verfahren wird mit Bildverarbeitungsmethoden automatisiert, so dass es ohne Personaleinsatz in den Produktionsprozess integriert werden kann. Das Ergebnis der Prüfung kann direkt in ein Entscheidungskriterium zur Aussonderung der fehlerhaften Produkte umgesetzt werden.


Prinzip der aktiven Thermographie Quelle: Fraunhofer WKI



Die Wärmefluss-Thermographie ist eine relative neue Prüfmethode in der Qualitätssicherung. Bekannt geworden sind Thermographie-Systeme bislang vorwiegend im militärischen Bereich zum Auffinden von Personen oder Fahrzeugen, in der Medizin oder in der Baubranche zum Auffinden von Wärmeverlusten an Häusern oder Leitungen. In der Industrie werden Thermographie-Systeme derzeit vor allem zur Temperaturkontrolle von industriellen Anlagen eingesetzt. Durch die Entwicklung leistungsfähiger Sensoren gewinnt die Technik auch in der Qualitätssicherung immer mehr an Bedeutung.



Alle Körper emittieren ein von ihrer Temperatur abhängiges Spektrum elektromagnetischer Wellen. Diese bleiben dem menschlichen Auge allerdings bei üblichen Temperaturen verborgen, da es sich um infrarote Strahlung handelt. Daher ist der Einsatz einer Thermographie-Kamera notwendig, mit deren Sensoren Infrarotstrahlung sichtbar gemacht werden kann.

Bei der aktiven Wärmefluss-Thermographie wird die Oberfläche der Messobjekte durch einen kurzen Wärmeimpuls erwärmt. Danach "wandert" die Wärme von der Oberfläche ins Körperinnere. Befinden sich Fehler mit geringerer Wärmeleitfähigkeit unter der Oberfläche, wird der Wärmetransport behindert. Die Oberfläche bleibt über diesen Bereichen länger warm und durch Thermographie-Kameras können Temperaturunterschiede sichtbar gemacht werden, die Hinweise auf Fehler wie Lunker, Hohlräume und Delaminationen geben können (Bild). Für diese Art der Untersuchung reicht in vielen Fällen schon eine Erwärmung von einigen Zehntel Grad Celsius (z. B. durch Infrarotstrahler, UV-Licht oder Ultraschall).

Die aktive Wärmefluss-Thermographie lässt sich in den unterschiedlichsten Industriezweigen einsetzen. Einige Schwerpunkte sind die berührungslose und zerstörungsfreie Detektion struktureller Schwächen wie z. B. Haftungsschwächen, Risse, Delaminationen, Blasen, Lufteinschlüsse, Korrosionsbildung unter Lack sowie die Prüfung der Festigkeit von Schweiß-, Klebe- und Lötverbindungen. Ebenso gehören auch die Erkennung feinster Materialunterschiede durch unterschiedliche optische Eigenschaften im Infraroten und die Schichtdickenbestimmung an Lacken, Filmen und Furnieren zu den wesentlichen Aufgabenstellungen bei der Thermographie-Prüfung.

Auch zur Prüfung von Nahrungsmitteln kann Thermographie genutzt werden, z. B. bei der Fremdkörpererkennung in Weingummi. Hier unterscheiden sich das Produkt und die Fremdkörper (Holzsplitter) in ihrer Wärmekapazität voneinander, so dass sie nach dem Wärmeimpuls unterschiedliche Temperaturen aufweisen und so im Thermographiebild unterschieden werden können. Ein anderes Anwendungsbeispiel ergibt sich im Automotive-Bereich. Hier können im Rahmen der Wareneingangskontrolle Reparaturstellen in wertvollen Lederbezügen von Autositzen leicht sichtbar gemacht werden.

Die Wärmefluss-Thermographie erweitert das Anwendungsspektrum für die Materialprüfung erheblich. Die praktische Bedeutung dieser Technik steigt mit der Verfügbarkeit von genauen, schnellen und robusten Sensoren. Allerdings ist die Vorhersage, ob ein bestimmtes Produkt für die Prüfung geeignet ist, außerordentlich schwer, da sie von einer Vielzahl von oft schwer bestimmbaren Parametern abhängt. Deshalb müssen in jedem Einzelfall detaillierte Voruntersuchungen stattfinden. Danach allerdings können Fehler unterhalb der Oberflächen meist zuverlässig, schnell und automatisch gefunden werden. Mittels Thermographie können auch sehr große und schnell bewegte Objekte untersucht werden. Hierdurch ist das Verfahren oft auch für eine 100-Prozent-Online-Kontrolle im industriellen Einsatz geeignet. Die bisherigen Erfahrungen im Umgang mit der Thermographie lassen vermuten, dass bisher nur ein Bruchteil der sinnvollen Anwendungsmöglichkeiten bekannt ist. Da die Wärmefluss-Thermographie als "industrielles" zerstörungsfreies Prüfverfahren noch relativ jung ist, veranstaltet die Fraunhofer-Allianz Vision Seminare zu diesem Thema, die die Verbreitung der Kenntnis über das neue Messverfahren zum Ziel haben.

Regina Fischer M.A. | idw
Weitere Informationen:
http://www.vision.fraunhofer.de/de/4/projekte/231.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Geothermie: Den Sommer im Winter ernten
18.01.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Tierschutz auf hoher See
17.01.2017 | Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Geothermie: Den Sommer im Winter ernten

18.01.2017 | Energie und Elektrotechnik

Kompositmaterial für die Wasseraufbereitung

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Brain-Computer-Interface: Wenn der Computer uns intuitiv versteht

18.01.2017 | Informationstechnologie