Akustische Qualitätsprüfung

Zerstörungsfreies Prüfverfahren

Was ist akustische Qualitätsprüfung?

Bei der akustischen Qualitätsprüfung wird der (Körper-) Schall von Objekten oder Prozessen erfasst, analysiert und ausgewertet. Ziel ist es, Rückschlüsse auf die Qualität des Objekts zu ziehen.

 

Klang als Indikator 

Wenn Bauteile akustisch angeregt werden, erzeugen sie einen typischen Klang (Geräusch). Dieser Klang kann herangezogen werden, um  Inhomogenitäten, Risse, Einschlüsse oder andere Defekte im Bauteil zu erkennen. Anders ausgedrückt: Bei der akustischen Anregung eines Körpers entwickeln sich bestimmte Eigenschwingungen; diese Eigenschwingungen werden von »Abweichungen« (z.B. Defekte wie Risse) beeinflusst, vorausgesetzt, der Defekt hat signifikante Auswirkungen auf die strukturellen Eigenschaften des Bauteils.

Türschlag-Messung am Auto mit akustischer Qualitätsprüfung
© Fraunhofer IZFP
Türschlag-Messung am Auto mit akustischer Qualitätsprüfung

Auch bewegliche oder rotierende Teile, wie sie u.a. in Maschinen, Anlagen oder Motoren zu finden sind, erzeugen bei einwandfreier Funktion spezifische Betriebsgeräusche. Ein abweichendes Geräuschverhalten kann somit auf eine veränderte Funktionalität oder einen Fehlprozess hinweisen.

 

Auswertung der Signale

Die entstehenden Signale werden erfasst und anschließend ausgewertet und interpretiert. Für die Auswertung und Interpretation der gewonnenen Sensorsignale können Verfahren aus der Mustererkennung oder auf Basis künstlicher Intelligenz bzw. maschinellen Sehens zielführend eingesetzt werden.

Bisherige Überwachungssysteme können durch die Schallanalyse in Kombination mit maschinellen Lernverfahren um ein akustisches Monitoring ergänzt werden. Dadurch kann die Qualitätssicherung insgesamt effizienter gestaltet werden. Der Einsatz akustischer Prüfverfahren ist vor allem sinnvoll, wenn optische Prüfsysteme an ihre Grenzen stoßen. Das kann der Fall sein, wenn Sensoren nicht nah genug an das Prüfteil oder die Maschine herankommen oder wenn Prüfteile bereits verbaut sind.

Einsatzbereiche und Anwendungsgebiete der akustischen Qualitätsprüfung

Einsatzbereiche

  • Inline-Überwachung von Fertigungsprozessen
  • Kontrolle fertiger Produkte (End-of-Line-Tests)
  • kontinuierliche Überwachung von Fertigungsstrecken, z. B. zur frühzeitigen Erkennung von Maschinenausfällen
  • Optimierung von Schallabstrahlung von Maschinen
  • Empfehlungen für Lärmminderungsmaßnahmen
  • Untersuchung von Lärmausbreitung in Produktionshallen
  • Leckagedetektion

Anwendungen

  • Prüfung von Zahnrädern, Gertrieben u.ä.
  • Bestimmung der Restlebensdauer von Magnetventilen
  • Riss- und Impakterkennung bei Komponenten der Luft- und Raumfahrt
  • Zustandsüberwachung von Eisenbahnrädern
  • Weichheitsprüfung von Papier
  • Gefügeabweichungen und Fügefehler
  • Härteunterschiede
  • Delaminationen
  • Schädlingserkennung in Getreidespeichern
  • Überwachung von Kompressoren

Typische Materialien

  • Metall
  • Keramik
  • Glas
  • Kunststoffe
  • Verbundwerkstoffe
  • usw.
 

Fraunhofer IDMT

Am Fraunhofer IDMT werden Verfahren zur Verarbeitung und Analyse von akustischen Signalen unter Einsatz künstlicher Intelligenz und Maschinellen Lernens entwickelt.

Fraunhofer IZFP

Am Fraunhofer IZFP werden Prüfaufgaben aus dem Bereich der akustischen Qualitätssicherung bearbeitet, z.B.

Realisierte Projekte zur akustischen Qualitätsprüfung