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16.10.2017 | Werkstoffprüfung + Materialanalyse | Im Fokus | Onlineartikel

Smarte Sensoren für eine effiziente Prüfung

Autor:
Dieter Beste

Für eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung sind sie der Schlüssel: intelligente, zerstörungsfreie Sensorsysteme.

In der Qualitätssicherung sind zerstörungsfreie Prüfverfahren gefragt, die am Bauteil während und nach der Fertigung, der Montage oder während einer Wartungsinspektion angewandt werden können. So weisen die Springer-Autoren Bernhard Ilschner und Robert F. Singer in "Werkstoffwissenschaften und Fertigungstechnik" darauf hin, dass selbst kleinste Fehlstellen im Material wie Mikrorisse, Porenansammlungen, Seigerungen, Korngrenzenausscheidungen oder lokale Eigenspannungsmaxima zu sehr starken Festigkeitsverlusten führen können. Man könne zwar mit mikroskopischen Gefügeuntersuchungen derartige Fehler nachweisen, aber solche Prüfverfahren "erfordern die Bereitstellung von metallographischen Proben, von Zugproben, von bruchmechanischen Proben usw. – und dies von verschiedenen Stellen jedes zu prüfenden Bauteils" (Seite 422). Derartige Probenahmen würden allerdings in aller Regel "das Bauteil unbrauchbar machen, das heißt zerstören."

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Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Besprochen werden zerstörungsfreie Verfahren, die am Bauteil während und nach der Fertigung, bzw. der Montage oder während einer Inspektion (Wartung) durchgeführt werden können. Oft geht es um die Feststellung, ob das Bauteil im Sinne eines …


Experten des Fraunhofer-Instituts für Zerstörungsfreie Prüfverfahren (IZFP) in Saarbrücken haben jetzt angekündigt, auf der Blechexpo  vom 7. bis 10. November 2017 in Stuttgart anhand von zwei Exponaten zu zeigen, wie sich die Möglichkeiten zerstörungsfreier Werkstoffprüfung mit einem robotergestützten Sensorsystem ausweiten lassen: Der automatisierte Einsatz intelligenter zerstörungsfreier Sensorsysteme sei nicht nur essenziell zur Sicherstellung der optimalen Produktqualität in der Fertigung, sondern auch unabdingbar zur Realisierung aktueller Machine-Learning-Konzepte, heißt es in einer Mitteilung des IZFP. 

Sekundenschnelle Prüfung

Bei einer robotergestützten Demo-Prüfung pressgehärteter Bauteile kombinieren die Ingenieure eine elektromagnetische Ultraschallprüfung (EMUS) mit der Mikromagnetischen Multiparameter-, Mikrostruktur- und Spannungs-Analyse (3MA). EMUS ermögliche die koppelmittelfreie Fehlerprüfung im Blech, während 3MA parallel eine quantitative Materialcharakterisierung erlaube. Die Vorteile der robotergestützten Kombination der zwei Sensoren 3MA und EMUS liegen nach Institutsangaben in der sekundenschnellen Prüfung, der Bestimmung und Bewertung von mehreren relevanten Qualitätsmerkmalen sowie der berührungslosen Prüfung von Blechen. "Durch das kombinierte sensorgestützte Prüfverfahren werden mechanische Eigenschaften, beispielsweise der Eigenspannungszustand und die Härte eines Stahls, sowie Defekte wie Risse oder Einschnürungen frühzeitig erkannt. Dies ist ressourcenschonend, reduziert Kosten und trägt zur Stärkung der Wettbewerbsposition der Produzenten bei", sagt IZFP-Entwickler Frank Leinenbach.

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