Fraunhofer-Allianz Vision Leitfaden zur Wärmefluss-Thermographie – Zerstörungsfreie Prüfung mit Bildverarbeitung

Die Fraunhofer-Allianz Vision hat jetzt den zwölften Band ihrer Leitfaden-Reihe herausgegeben. Der „Leitfaden zur Wärmefluss-Thermographie — Zerstörungsfreie Prüfung mit Bildverarbeitung“ kann ab sofort gegen eine Schutzgebühr von 35 Euro beim Büro der Fraunhofer-Allianz Vision, im Webshop der Fraunhofer-Allianz Vision unter www.vision.fraunhofer.de/webshop oder im Buchhandel erworben werden.

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Fraunhofer-Allianz Vision

Der Leitfaden stellt einen Überblick über das aktuelle Wissen zum Einsatz der Wärmefluss-Thermographie in allgemein verständlicher Form zur Verfügung. Der Leser soll eine realistische Vorstellung bezüglich der Möglichkeiten und Grenzen dieser Technologie im Hinblick auf die Bewältigung eigener Prüfaufgaben erhalten. Der Leitfaden setzt sich daher aus theoretischen und praktischen Beiträgen der angewandten Wissenschaft und industriellen Forschung zusammen.

Wärmefluss-Thermographie als leistungsstarkes Werkzeug für die zerstörungsfreie Prüfung

Die Qualitätssicherung ist mittlerweile zu einem unverzichtbaren Bestandteil des industriellen Produktionsprozesses geworden. Im Rahmen von Nullfehlerkonzepten wird eine 100-Prozent-Inspektion in der Produktion angestrebt. Oft lässt eine visuelle Oberflächenprüfung jedoch keine ausreichenden Rückschlüsse auf die Qualität eines Werkstückes zu. Verdeckte Fehlstellen wie Delaminationen, Lunker, Poren oder Risse sind äußerlich kaum erkennbar, können sich aber erheblich qualitätsmindernd und sicherheitskritisch auswirken.

Zunehmend an Bedeutung gewinnt daher die Wärmefluss-Thermographie als leistungsstarkes Werkzeug für die zerstörungsfreie Prüfung. Mit dem Verfahren lassen sich oberflächennahe, äußerlich nicht erkennbare Defekte durch Analyse des Wärmeflusses bzw. der Wärmeleitfähigkeit im Material sichtbar machen. Der zeitliche Signalverlauf liefert zudem Rückschlüsse auf die geometrische Struktur und Tiefenlage verdeckter Unregelmäßigkeiten und Grenzflächen.

Für die prozessintegrierte Qualitätskontrolle von Serienbauteilen

Da es sich letztlich um ein bildgebendes Funktionsprinzip für den Infrarotbereich handelt, können viele bewährte Verfahren der klassischen Bildverarbeitung für eine maschinelle Fehlererkennung adaptiert werden. Mit einer automatisierten Bildauswertung eignet sich die Wärmefluss-Thermographie sehr gut für die prozessintegrierte Qualitätskontrolle von Serienbauteilen, beispielsweise bei der Herstellung von Solarzellen. Die Prüfung auf Mikrorisse erfolgt hier im vollkontaktierten Zustand und Takt der Produktion. Aufgrund der hohen Prüfgeschwindigkeit können auch sehr große und schnell bewegte Objekte untersucht werden. Eine weit verbreitete Anwendung ist die Prüfung der Rotorblätter bei Windenergieanlagen. Flächen von mehreren Quadratmetern lassen sich so innerhalb einer Minute vollständig berührungslos erfassen.

Immer mehr Einsatzmöglichkeiten

Durch die permanent wachsende Performance, Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit der Systeme werden die bisher gekannten Einsatzmöglichkeiten ständig erweitert. So werden heute Infrarot-Kameras entwickelt, die sich durch eine wesentlich höhere Bildwiederholrate und Nachweisempfindlichkeit sowie die Fähigkeit zur zeitgleichen Detektion in getrennten Spektralbereichen auszeichnen.

Anwendungspotenziale für spektral aufgelöste Thermographie liegen in der Fernbestimmung der absoluten Temperatur oder der Erkennung eindeutiger spektraler Merkmale von Objekten. Warn-Sensoriksysteme zum schnellen und selektiven Nachweis von CO2-Emissionen sind nur ein Beispiel hierfür und von großem Interesse für die militärische als auch industrielle Nutzung.

Diese Aspekte werden behandelt:

• Grundlagen, Verfahren und Anregungsmöglicheiten der Wärmefluss-Thermographie;
• Kameras, Sensorik, Objektive;
• Auswertealgorithmik;
• Anwendungsbeispiele, insbesondere für die Qualitätssicherung: Automobil und Zulieferer, Stahl, Metall, Leichtbau und Verbundwerkstoffe, Photovoltaik usw.;
• spektral aufgelöste Thermographie;
• Kombination mit anderen Verfahren (Röntgen und Shearographie).

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