Zerstörungsfreie Prüfung mit Wärmefluss-Thermographie

Die Wärmefluss-Thermographie gewinnt für die Qualitätssicherung zunehmend an Bedeutung. Durch die Analyse des Wärmeflusses bzw. der Wärmeleitfähigkeit der Prüflinge können unterhalb der Oberfläche liegende und daher äußerlich nicht sichtbare Fehlstellen erkannt werden.

Am Fraunhofer IZFP werden verschiedene Varianten thermischer Prüftechniken entwickelt und appliziert, die unterschiedliche physikalische Effekte zur Energieeinbringung (Aufheizung) und unterschiedliche Auswertetechniken nutzen. Gemeinsam ist immer eine Aufheizung des Prüfobjekts zum Zweck der Prüfung, währenddessen und danach die Temperaturverteilung der Oberfläche des Prüfobjekts mit einer Infrarotkamera zeitaufgelöst beobachtet wird (aktive dynamische Thermographie).

An Anregungsvarianten stehen zur Verfügung:

• Lichtanregung durch Lichtblitz, Halogenlampen, Infrarotstrahler, Diodenlaser mit Scanner, LED Module
• Ultraschallanregung
• Induktionsanregung an elektrisch leitenden Werkstoffen
• Mikrowellen
• Heiß- und Kaltluftanregung

Spezielle Auswertetechniken wie die Puls-Phasen-Analyse oder die Lock-In-Analyse werten die erfassten Bildsequenzen aus und unterdrücken dabei Störeffekte. Sie ermöglichen es auch, Aussagen über Fehlertiefen zu treffen oder die Schichtdickenverteilung am Bauteil quantitativ abzubilden. Automatisierte Fehlererkennung und Datenkompressionstechniken sind Voraussetzungen für die Prüfung von Massenteilen mit Prüftaktraten von einigen Sekunden. Rekonstruktionstechniken zur Bestimmung der Fehlergestalt aus den Thermographiedaten sowie Techniken zur 3-D-Visualisierung der Prüfergebnisse mit CAD Daten sind verfügbar.

Eine speziell für die dynamische Thermographie entwickelte Software wird eingesetzt und ständig weiterentwickelt. In einem großen Applikationslabor können Machbarkeitsuntersuchungen durchgeführt und Prototypen erprobt werden. Für automatisierte Prüfungen an komplizierten Bauteilen stehen Roboter zur Verfügung. Prüfungen und Verfahrensqualifizierungen finden bei Bedarf im Rahmen der flexiblen Laborakkreditierung nach DIN EN ISO / IEC 17025:2005 statt.

Anwendungsbeispiele

• Schichtdickenmessungen von Lackierungen oder von Keramikbeschichtungen auf Turbinenschaufeln, Schichthaftung
• Detektion von Mikrofehlern in Folienverbunden
• Verborgene Schäden in Verbundwerkstoffen
• Oberflächenfehlerdetektion in Umformteilen als Alternative zur Magnetpulverprüfung
• Prüfung an Stahl-Langprodukten in Bewegung
• Erkennung von unerwünschten Fremdphasen in Gussstahl
• Rissdetektion in Keramik
• Materialidentifikation und Unterdrückung von Emissivitätseinflüssen durch spektrale Auflösung