NDE 4.0: Digitale Transformation und ihre Auswirkungen auf die Zerstörungsfreie Prüfung

Die Anforderungen aktueller Industrie 4.0 Datensysteme bieten neue Herausforderungen und Aufgaben, aber auch Chancen für den Einsatz von Sensoren der zerstörungsfreien Prüfung. Um diese Chancen ergreifen zu können, ist es jedoch erforderlich, eine Transformation von der klassischen ZfP zu Systemen zu vollführen, die einfach mit bestehenden IIoT-Netzwerken interagieren, aber auch als Datenlieferant für Cloud und Edge Computing fungieren können. Dadurch stellt die ZfP eine wesentliche Informationsquelle zur Nutzung geforderter Big-Data- bzw. Relevant-Data-Analysen sowie für den Einsatz von Machine Learning dar.

Laufende Forschungs- und Entwicklungsprojekte für ZfP 4.0 haben daher zum Ziel, einen technologischen Sprung zu intelligenten und IIoT-fähigen ZfP-Sensorsystemen zu initiieren. Diese stellen relevante Daten und Informationen für das digitale Produktgedächtnis, entlang und in allen Phasen des gesamten Produktwertschöpfungszyklus (oder auch Produktlebenszyklus), zur Verfügung.

Das Fraunhofer IZFP präsentiert, neben intelligenten Prüfsystemen, Schnittstellen zur Integration von kognitiven Sensorsystemen in bestehende IIoT-Netzwerke mittels OPC UA sowie moderne Dokumentationsoptionen durch Anbindung der Systeme an DICONDE-Server. Mithilfe dieser Technologien und des Know-hows des Fraunhofer IZFP im Bereich der Prüftechnik bieten sich neuartige Möglichkeiten hinsichtlich der Digitalisierung, Optimierung und Modernisierung bestehender Prüfaufgaben.

Zwei Beispiele für Prüfsysteme, die mit OPC UA als Schnittstelle ausgestattet wurden, sind die Sortierprüfung mittels der Wirbelstromplattform inspECT-PRO sowie die Materialcharakterisierung mit dem 3MA II-System.

Wirbelstromprüfsystem

Das wirbelstrombasierte Prüfsystem inspECT-PRO kann Bauteileigenschaften sehr schnell detektieren und eine Sortierung in Echtzeit vornehmen. Das System ist prädestiniert zur Prüfung von Massenteilen auf Fehler wie Rissen, Kerben und Schlagstellen sowie zur Klassifizierung von Materialeigenschaften wie z.B. der Legierungszusammensetzung oder den Vergütungszustand (Härtung). Eine lückenlose Dokumentation jedes Bauteils sowie die Bereitstellung aller Informationen für weitere Anlagen in der Produktionslinie eröffnet ein hohes Potenzial zur Optimierung der Wertschöpfungskette.

Mikromagnetisches Prüfung mit 3MA II

Beim 3MA II-Prüfsystem handelt es sich um eine Kombination von vier mikromagnetischen Prüfverfahren, mit denen 41 Kenngrößen ausgewertet werden können. Dadurch werden Eigenschaften wie Härte und Zugfestigkeit von ferromagnetischen Bauteilen und Materialien erfasst. Durch OPC UA ist es möglich, das Prüfverfahren sowohl automatisiert in die Fertigung zu integrieren (z. B. als Werkzeug eines Industrieroboters) oder die Ergebnisse direkt in den Fertigungsprozess zurückzuführen, um Prozessparameter zu optimieren.

Neben der Weiterentwicklung bereits bestehender Lösungen unterstützt dieser Ansatz auch die Entwicklung und Anwendung von hybriden Prüftechnologien, wobei durch die Applikation mehrerer ZfP-Verfahren bestmögliche Ergebnisse erzielt werden. Da auch bereits existierende Systeme um diese Technologien erweitert werden können, finden sich mögliche Anwendungsgebiete überall dort, wo vorhandene Infrastruktur erweitert, modernisiert oder neu konzipiert werden soll. Durch OPC UA und DICONDE werden wesentliche Voraussetzungen für die Qualitätssicherung in Produktionsstätten jeder Art gewährleistet. Im Rahmen der Integration in Industrie 4.0 bieten beide eine optimale Basis für die intelligente, vernetzte Produktion. Nur mit ZfP 4.0 wird Industrie 4.0 mit den relevanten Daten zu Material-, Produkt- und Prozessveränderungen versorgt, womit künftig digital optimierte Prozessketten erreicht werden.