Ther­mo­grafie in der Werk­stoff­prü­fung

Wer gekrümmte oder tordierte Bauteile aus Stahl und Aluminium herstellen möchte, der kann heutzutage auf das Biegeschmieden setzen. Mithilfe dieser Variante der inkrementellen Massivumformung lassen sich inzwischen Bauteile mit komplexen Geometrien fertigen.

Epoxidharzsysteme werden meist als Matrixmaterial in Faserverbundwerkstoffen eingesetzt. Bei vielfältigen Herstellungsprozessen wird das entsprechende Harzsystem im fließfähigen Zustand verarbeitet. Die Steifigkeit erhält der Werkstoff erst in einem anschließenden Aushärteprozess. Dieser ist durch eine exotherme chemische Reaktion mit ausgeprägter Temperaturabhängigkeit gekennzeichnet.

Neue Materialien mit genau gesteuerten optischen und thermischen Transporteigenschaften können einen großen Beitrag für ein ressourcenschonendes Wärmemanagement leisten. Diese Vision verfolgen Wissenschaftler der Universität Bayreuth. Sie nutzen die Infrarotthermografie, um die Wärmeleitfähigkeit in nano‐ und mesostrukturierten Polymermaterialien quantitativ zu bestimmen.

Im Rahmen des Verbundvorhaben 3dStahl wurde zur Automatisierung von Prozessen mit geringen Stückzahlen oder gar Einzelteilfertigungen ein 6-Achs-Roboter, ausgestattet mit einem Schweißgerät, kopfüber an einer raumüberspannenden Seilzug-Kinematik befestigt, um großvolumige Objekte (Schleusentore, Brücken) automatisiert zu fügen.

Die zunehmende Verknappung von geeigneten Standorten für Windkraftanlagen (WKA) und der gesellschaftliche Druck auf die ungezügelte Subventionierung der Errichtung erneuerbarer Energiequellen haben in jüngster Vergangenheit Aktivitäten ausgelöst, die eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Rotorblätter von WKA zum Ziel haben.

Die Kombination von Messergebnissen aus der digitalen Bildkorrelation (ARAMIS, DIC) und Temperaturmessdaten von Infrarotkameras ermöglicht die gleichzeitige Analyse des thermischen und mechanischen Verhaltens von Prüfkörpern im Bereich der Material- und Bauteilprüfung.

Die Stromerzeugung mithilfe von Windenergieanlagen (WEA) nimmt weltweit zu. Diese Entwicklung geht mit einer steigenden Notwendigkeit von Tests der Produktzuverlässigkeit, Funktionalität und Lebensdauer von Teilsystemen solcher Anlagen, wie dem Antriebsstrang, einher.

Zerstörungsfreie Prüfmethoden gewinnen in der Industrie immer mehr an Bedeutung. Ein Grund dafür sind die im Vergleich zu anderen Prüfmethoden wesentlich geringeren Kosten. Als eine sehr elegante Methode ist die aktive Wärmefluss-Thermografie inzwischen als leistungsfähiges Verfahren der berührungslosen und zerstörungsfreien Prüfung von Erzeugnissen unterschiedlichster Fertigungstechnologien fest etabliert.

Gas- und Dampfturbinenkraftwerke der SIEMENS AG sind heute mehr denn je komplexe High-tech Produkte und jede einzelne Komponente ist unabdingbar. Stark beanspruchte Teile wie die Turbinenschaufeln werden daher mit modernster zerstörungsfreier Prüftechnik getestet, wie z. B. mit der Thermografie.

Die Spannungsänderungen bei einer Zugprobenmessung liefern Aussagen über die Werkstoffeigenschaften von Metallen, wie zum Beispiel deren Bruchfestigkeit. Mithilfe von Thermografiekameras können metallene Festkörper auf solche Spannungsänderungen geprüft werden.

Wie sieht die Energieversorgung der Zukunft aus? Mit dieser Frage beschäftigt sich das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald.

Die berührungslose Messung von Temperaturverteilungen und Temperaturverläufen mit Industrie-Thermografiekameras erlaubt die effiziente Überwachung und Steuerung temperaturabhängiger Prozesse und Verfahren im Rahmen einer anlagenintegrierten Qualitätssicherung in der Industrie.

Prüfen Sie berührungslos die Temperaturverteilung von Blechteilen während des Presshärtens und stellen Sie eine gleichförmig hohe Festigkeit und Qualität aller produzierten Pressteile sicher.

Vollautomatisches System für die zerstörungsfreie und berührungslose Prüfung von Schweißverbindungen, zum Beispiel an Automobilkarosserien.

Überprüfen Sie mechanische Bauteile im Belastungstest auf Dauerbetriebsfestigkeit unter Verwendung von High-End-Thermografie-Kameras.

Detektieren Sie bereits während der Fertigung ungleichmäßige Temperaturverteilungen und lokale Energieverluste mittels Lock-In-Thermografie.

Erzielen Sie Qualitäts- und Kostenvorsprünge durch berührungslose thermografische Prüfung Ihrer Solarzellen und PV-Module mit einer Wärmebildkamera.

Dank der Binning-Technologie verfügen Wärmebildkameras über zwei Geschwindigkeitsmodi – den Standardmodus und den High-Speed-Modus, in dem die Bildfrequenz auf mehr als das Dreifache ansteigt. Das Bildfeld bleibt in beiden Modi konstant, so dass sich der mit der Kamera aufgenommene Szenenausschnitt nicht ändert. Im High-Speed-Modus erhöht sich zudem die thermische Auflösung um den Faktor zwei. Somit können sehr schnelle Temperaturänderungen elektronischer Bauteile und Komponenten lückenlos aufgezeichnet und analysiert werden.

Dank HighSense haben ImageIR®-Anwender die Möglichkeit, auf Basis der Werkskalibrierung individuelle Messbereiche einzustellen, die optimal zur jeweiligen Aufgabenstellung passen. Je nach Messaufgabe kann der gewünschte Temperaturbereich gewählt werden und die dafür optimale Integrationszeit wird automatisch ausgegeben – oder man entscheidet sich für ein Vorgehen in umgekehrter Reihenfolge. Die Kalibrierung kann somit auch bei geänderten Integrationszeiten beibehalten werden.

Die Option Auto Calibration erweitert die Funktion „HighSense“ um eine automatische, dynamische Anpassung der Integrationszeit, um durchgehend die beste Temperaturmessgenauigkeit und ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis zu ermöglichen. Die Aussteuerung eines Detektors („Wellfill“) ist üblicherweise in bestimmten Bereichen des Dynamikumfangs optimal. Befindet sich das Signal des Messobjekts außerhalb dieser bzw. vom Anwender vorgegebener Grenzen, wird die Integrationszeit nachgeregelt.

Die 10 Gigabit Ethernet-Schnittstelle der High-End-Kameraserie ImageIR® erschließt diesen extrem schnellen Übertragungsstandard mit einer eigens dafür bei InfraTec entwickelten Netzwerkkarte. Diese arbeitet mit einsteckbaren, modularen, optischen oder elektrischen Transceiver-Modulen, die leicht wechselbar sind und als SFP+ bezeichnet werden.

Die Kombination aus je einem separaten Filter- und Blendenrad mit bis zu sieben freien Positionen (35 Kombinationen) ist Voraussetzung für den universellen Einsatz bei Messaufgaben mit hohen Objekttemperaturen und im Bereich der spektralen Thermografie. Durch die zur Signalabschwächung genutzten Neutraldichtefilter oder die Kombination von Spektralfiltern und Blenden werden Störeffekte sicher vermieden.

Das Multispektralfeature ermöglicht es, Sequenzen mit kontinuierlich wechselnden Spektralfiltern aufzunehmen. Die Bildaufnahme erfolgt dabei synchron zu einem mit den Filtern bestückten schnellen Filterrad. Je nach Ausführung kann zwischen bis zu sieben Filtern gewechselt werden. Dadurch kann die Multispektral-Messung des Kamerasystems auf die spektralen Eigenschaften der jeweiligen Messobjekte optimiert werden, sollten die voreingestellten Bereiche ungeeignet sein. Die Integrationszeiten können innerhalb der für den Filter kalibrierten Grenzen angepasst werden.

Die Wärmebildkamera kann im Voll-, Halb-, Viertelbild- und Linien-Modus betrieben werden. Über die Kamera- Steuersoftware besteht die Möglichkeit, die erweiterte Subwindowing-Funktion zu nutzen. Mittels Click-and- Drag können so frei definierbare Teilbildformate schnell und komfortabel eingerichtet werden. Zur Erreichung dieser sehr hohen Bildwiederholraten wird jeweils ein definierter Teilbereich des Detektors ausgelesen.

Zur Erkennung geringer Temperaturänderungen bieten Wärmebildkameras von InfraTec thermische Auflösungen bis < 15 mK im Echtzeitbetrieb. Durch das Verfahren der Lock-In-Thermografie lässt sich dieses Auflösungsvermögen weiter deutlich erhöhen. Dafür werden Prüfobjekte periodisch angeregt und zerstörungsfrei auf Fehler und Unregelmäßigkeiten hin untersucht.