Akustische Qualitätsprüfung

Durch die Erfassung des Körperschalls von Objekten oder Prozessen ist es möglich, Rückschlüsse auf die Qualität des Objekts zu ziehen.

Akustische Qualitätsprüfung

Was ist akustische Qualitätsprüfung?

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

Wenn Bauteile akustisch angeregt werden, erzeugen sie einen typischen Klang (Geräusch), der dazu herangezogen werden kann, Inhomogenitäten, Risse, Einschlüsse o.ä. im Bauteil zu erkennen. Anders ausgedrückt, entwickeln sich bei der (akustischen) Anregung eines Köpers bestimmte Eigenschwingungen; diese Eigenschwingungen werden von »Abweichungen« (z.B. Defekte wie Risse) beeinflusst, vorausgesetzt der Defekt beeinflusst die strukturellen Eigenschaften des Bauteils signifikant.

Türschlag-Messung Akustische Kartierung
© Fraunhofer IZFP
Türschlag-Messung

Auch bewegliche oder rotierende Teile, wie sie u.a. in Maschinen, Anlagen oder Motoren zu finden sind, besitzen bei einwandfreier Funktion spezifische Betriebsgeräusche, sodass ein abweichendes Geräuschverhalten auf eine veränderte Funktionalität oder einen Fehlprozess schließen lässt.

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 und die Qualitätssicherung kann insgesamt effizienter gestaltet werden. Der Einsatz akustischer Prüfverfahren ist vor allem dann sinnvoll, wenn optische Prüfsysteme an ihre Grenzen stoßen. Das kann zum Beispiel der Fall sein, wenn die Sensoren nicht nah genug an das Prüfteil oder die Maschine herankommen oder 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