Prüfung von ferromagnetischen Bauteilen: Prozessintegriert, zuverlässig und sekundenschnell

Für den Anwender ist die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung ein effektives Mittel, um schnell eine sichere Aussage über die Qualität seines Produktes bereits während des Fertigungsprozesses zu gewinnen. Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) stellt insbesondere für die Herstellung von sicherheitsrelevanten Bauteilen, z. B. die B-Säule eines Autos, eine essentielle Qualitätssicherungsmaßnahme dar, da fehlerhafte Materialeigenschaften im Endprodukt schnell zum Versagen führen können. Mit der ZfP wird die Qualität eines Werkstücks getestet, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Das Ergebnis der Messungen erhält der Prüfer hierbei in wenigen Sekunden.

Verstärkungselemente im Automobilbereich, die aus höchstfesten Stählen hergestellt werden, können mit der 3MA-Prüftechnologie zerstörungsfrei untersucht werden.
© Fraunhofer IZFP, Saarbrücken

Verstärkungselemente im Automobilbereich, die aus höchstfesten Stählen hergestellt werden, können mit der 3MA-Prüftechnologie zerstörungsfrei untersucht werden.

Zur Minimierung von Fahrzeuggewicht und Kraftstoffverbrauch bei gleichzeitigem Höchstmaß an Crashsicherheit werden Verstärkungselemente der Karosserie aus höchstfesten Stählen hergestellt. Bei der Fertigung dieser Bauteile setzen Automobilhersteller und -zulieferer vermehrt auf das sogenannte Form- oder Presshärten. Ein für das Monitoring und Controlling dieses Herstellungsverfahrens geeignetes, schnelles und kostengünstiges Prüfverfahren stellt die vom Fraunhofer IZFP entwickelte zerstörungsfreie 3MA-Technik (Mikromagnetische Multiparameter-Mikrostruktur- und Spannungsanalyse) dar. Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren hat die Qualitätsprüfung enorme Kosten zur Folge, denn dabei werden u. a. die Produkte selbst zerstört. Prozessstörungen werden überdies oft erst erkannt, wenn bereits in erheblichem Umfang Ausschuss entstanden ist, da nur Stichprobenprüfungen möglich sind. Ein geeignetes zerstörungsfreies Prüfverfahren ist daher eine Alternative und nach entsprechenden Anpassungsprozessen langfristig auch ein Ersatz für zerstörende Verfahren.

Mit der 3MA-Prüftechnologie des Fraunhofer IZFP sind Messungen an Positionen möglich, die zerstörend nicht geprüft werden können, da beispielsweise der Platz für Messungen einfach nicht vorhanden ist (z. B. Zugstab). Eine 100 Prozent-Prüfbarkeit während laufender Produktion kann sichergestellt werden und zeitaufwändige, stichprobenartige Prüfungen werden hinfällig. Entwickelt und qualifiziert wurde diese Inspektionsmethode für den Einsatz in der automobilen Großserienproduktion: zerstörungsfrei, automatisierbar und in den Fertigungsprozess (inline) integrierbar.

Die dabei eingesetzte Kombination der vier mikromagnetischen Prüfverfahren Oberwellenanalyse, Überlagerungspermeabilität, Barkhausen-Rauschen und Mehrfrequenz-Wirbelstrom ermöglicht die schnelle und einfache Ermittlung der zur Beurteilung der Qualität notwendigen mechanischen Eigenschaften wie Härte, Streckgrenze, Diffusionsschichtdicke.

Die Vorteile des vorgestellten 3MA-Systems liegen bei der Überwachung und Prüfung von Fertigungsprozessen und Produkten beim Presshärten, der Ventilfederherstellung sowie der Bandstahlherstellung. Im Fokus stehen vor allem fertigungstechnische Prozesse in der Automobilindustrie, bei der Stahlerzeugung und im Maschinen- und Anlagenbau.

Automatisierte 3MA-Prüfung - Roboterarm
© Fraunhofer IZFP, Saarbrücken

Roboterarm