Automatisierte Prüfung von Schmiedeteilen auf Oberflächenfehler mit induktiv angeregter Thermographie und maschinellem Lernen

Inspektion von Schmiedeteilen mit Magnetpulverprüfung bzw. Farbeindringtiefprüfung

Trotz ständiger Verbesserungen von Herstellungsprozessen kann es, sei es durch Vormaterialfehler oder durch Abweichungen von den idealen Prozessparametern, zu Fehlern in hergestellten Schmiedebauteilen kommen. Es wird daher häufig eine zerstörungsfreie Prüfung der Bauteile gefordert, im Extremfall mit der Anforderung »fehlerfrei«. Die traditionell dazu verwendete Magnetpulver-Rissprüfung bzw. die Farbeindringprüfung weisen die folgenden Nachteile auf:

  •     Die Ergebnisbewertung hängt stark vom Prüfpersonal und seiner dauerhaften Aufmerksamkeit während seines Einsatzzeitraums ab.
  •     Die Unterscheidung zwischen Falschanzeigen und realen Fehlern ist schwierig und erfordert erfahrenes Prüfpersonal.
  •     Durch die Notwendigkeit zur Reinigung des Prüfobjekts vom Prüfmittel entstehen unter Umständen zusätzliche Kosten.
  •     Die UV-Beleuchtung kann bei nicht sachgemäßer Anwendung gesundheitsgefährdend sein.
  •     Nach dem Prüfen auf Oberflächenfehler sind keine digitalen Rohdaten für eine spätere Analyse vorhanden.

Robotergestützte Induktionsthermographie mit automatisierter Fehlererkennung

Das am Fraunhofer-Institut für zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP, Saarbrücken, entwickelte System zur robotergestützten Induktionsthermographie mit automatisierter Fehlererkennung »ForgeCheckTherm«  erkennt Oberflächenfehler, indem über einen Induktor ein Wechselstrom in der Oberfläche des elektrisch leitenden Stahls erzeugt wird. Trifft der induzierte Strom auf einen Oberflächenriss, so muss er Umwege um den Riss nehmen. Mit dem Stromfluss im Bauteil ist eine Erwärmung durch ohmsche Verluste verbunden. An Rissen ist die Stromdichte verändert und für eine Infrarotkamera wird eine charakteristische Fehlersignatur sichtbar. In kurzer Zeit kann die mit der Infrarotkamera aufgezeichnete Bildsequenz ausgewertet werden. Nach einer Vorverarbeitung und automatisierter Fehlererkennung erscheinen die Fehlerbilder.

Ein Roboter greift das Prüfteil und hält es in mehreren Prüfpositionen vor den thermografischen Inspektionskopf. Die vorverarbeiteten Bildsequenzen der Kamera werden einem Fehlererkennungs­modul zugeführt, das vorab mit Bildern von i.O.- und n.i.O.-Teilen trainiert wurde.  Im Vergleich mit der Magnetpulver-Rissprüfung ergibt sich eine hohe Prüfzuverlässigkeit.

Vorteile der induktiv angeregten Thermographie

  •     automatisierbare, schnelle Prüftechnik
  •     Verzicht auf Chemikalien und Reinigungsvorgänge, arbeitet berührungsfrei
  •     Direkte Lieferung von Bilder der Fehleranzeigen, die leicht und zu 100% dokumentiert werden können
  •     Genormtes Verfahren (DIN 154183:2018-2, EN-Norm ist in Vorbereitung)
  •     Möglichkeit zur Erhöhung der Prüfzuverlässigkeit und Verringerung von Ausschuss durch Fehlalarme
  •     Vermeidung von Reklamationen und Einsparung von Personalkosten

Einsatzgebiete der induktiv angeregten Thermographie

Die Technik eignet sich für Stahlbauteile, insbesondere Schmiedeteile aus dem Automotive-Bereich, sicherheitsrelevante Komponenten in Luft- und Raumfahrt, auch aus Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoff, sowie medizinische Implantate.

System zur automatisierten Prüfung von Schmiedeteilen auf Oberflächenfehler mit induktiv angeregter Thermographie
© Fraunhofer IZFP
System zur automatisierten Prüfung von Schmiedeteilen auf Oberflächenfehler mit induktiv angeregter Thermographie

#

Zum Pressematerial im Downloadbereich

Contact Press / Media

Dr. Udo Netzelmann

Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP
Campus E3 1
66123 Saarbrücken, Deutschland

Telefon +49 681 9302-3873

Fax +49 681 9302-113873