Leitfaden zur Wärmefluss-Thermographie - Zerstörungsfreie Prüfung mit Bildverarbeitung

Fraunhofer-Allianz Vision

Zerstörungsfreie Prüfverfahren - Überblick

Zerstörungsfreie Prüfungen (ZfP) zeichnen sich dadurch aus, dass sie die Qualität des Untersuchungsmaterials in keiner Weise beeinträchtigen. Zerstörungsfreie Prüfungen sind nicht nur mit Thermographie möglich, sondern auch mit Röntgen, Ultraschall, Wirbelstrom und optischen Methoden.

Grundlagen der Online-Thermographie

Neben den physikalischen Grundlagen der Infrarot-Thermographie werden Beispiele für den Einsatz der Online-Infrarot-Thermographie als Werkzeug zur Qualitätssicherung aufgezeigt. Die Thermographie nutzt Emissivitätsunterschiede und Unterschiede in den thermischen Materialparametern der Messobjekte. Die Online-Thermographie eignet sich in erster Linie zur Erkennung von oberflächennahen Delaminationen, Verklebungsfehlern o.ä. in nicht-metallischen Verbundwerkstoffen.

Moderne Thermographieverfahren - Impuls- und
Lock-In-Thermographie

Beschrieben werden die Grundlagen der Impulsthermographie und der thermischen Wellen. Die beiden Varianten der dynamischen aktiven Thermographie werden vergleichend erläutert und in Hinblick auf die jeweiligen Stärken und Anwendungsbereiche behandelt.

Möglichkeiten der thermischen Anregung

Muss der Prüfling erwärmt werden, stellt sich für den Anwender die Frage nach der geeigneten Wärmequelle. Zur Auswahl stehen unter anderem Blitzleuchten, Impuls- und Dauerstrichlaser, Quarzglas-, Carbon- und Keramikstrahler oder aber auch heißes und kaltes Wasser.

Hochauflösende Infrarot-Detektormatrizen

Die Verfügbarkeit von hochauflösenden, robusten und industrietauglichen Infrarot-Detektormatrizen ist eine wesentliche Grundlage für die modernen Verfahren zur zerstörungsfreien Material- und Bauteilprüfung auf Basis der Wärmefluss-Thermographie. Erläutert werden Funktionsweise, Aufbau und Leistungsdaten verschiedener Infrarot-Detektormatrizen.

Auswertealgorithmen von Online-Thermographiebildern

Vorgestellt werden Methoden und Algorithmen zur Auswertung von Online-Thermographiebildern. Mit einer robusten Auswertealgorithmik ist es möglich, dass die Beurteilung eines Thermographiebildes nicht durch einen menschlichen Beobachter, sondern vollautomatisch erfolgt.

Algorithmik zur Auswertung von Thermographiebildern bei der Lock-In- und Impulsthermographie

Die Kontrastausbildung eines Fehlers unter der Oberfläche bei der blitzangeregten Impulsthermographie wird anhand einer numerischen Modellrechnung diskutiert und daraus werden charakteristische Punkte in der thermischen Abklingkurve begründet. Ähnliche Betrachtungen werden auch für die Lock-In-Thermographie dargestellt, bevor ein Ausblick auf neue Ansätze wie die Polynomentwicklung oder die numerische Filterung gegeben wird.

Aktive und passive Online-Thermographie

Bei aktiven Thermographie-Messungen muss das zu untersuchende Material erwärmt werden. Von einer passiven Messung spricht man, wenn für die Erkennung von Fehlern im Material die Produktionswärme genutzt werden kann. Beide Verfahren werden anhand von Beispielen erläutert.

Aktive Thermographie in der Prüfung von Gasturbinenschaufeln

Gasturbinen werden zur Stromerzeugung eingesetzt und unterliegen hier mit Temperaturen von über 1200 °C und enormen Fliehkräften bei 3000 Umdrehungen in der Minute großen Belastungen, die höchste Ansprüche an die Qualität der Komponenten stellen. Die Prüfaufgaben, die bei der Fertigung von Gasturbinenschaufeln mit thermographischen Methoden übernommen werden können, überspannen die komplette Fertigungskette vom Guss der Schaufel über die Nachbearbeitung bis zum Aufbringen der Wärmedämmschicht.

Prüfung von elektrischen Bauteilen und Baugruppen

Zur Unterstützung der Beobachtung und Verifikation des thermischen Verhaltens von Bauelementen und Baugruppen im passiven und aktiven Zustand kann die Thermographie eingesetzt werden. An verschiedenen Beispielen aus der Praxis werden die Anwendungsmöglichkeiten veranschaulicht.

Zerstörungsfreie Wärmefluss-Prüfung zur fertigungsintegrierten Qualitätssicherung in der Automobilindustrie

Die Wärmefluss-Thermographie erlebt in der Automobilindustrie eine sprunghaft ansteigende Nachfrage. Die Technik macht bestimmte Prüfaufgaben erst möglich und dient bei anderen Anwendungen als Vergleich zu herkömmlichen Prüfmethoden. Anhand ausgewählter Beispiele wird der aktuelle Einsatz der Wärmefluss-Prüfung in der Automobilindustrie sowie zukünftige Möglichkeiten aufgezeigt.

Referenzen

Interessenten, die sich eingehender mit dem Thema „Wärmefluss-Thermographie“ befassen wollen, erhalten Hinweise zu Literatur, Zeitschriften, Verbänden und Vereinigungen, Messen, Seminaren, Workshops und wissenschaftlichen Konferenzen.

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ISBN: 3-8167-6754-0
ISSN: 1618-1565
Schutzgebühr Print-Version: 15,50 EUR

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Aktualisierungsdatum

22.05.2006