Qualitätssicherung von Hightech-Materialien und Leichtbaustrukturen

Fraunhofer Vision auf der Control 2012 Qualitätssicherung von Hightech-Materialien und Leichtbaustrukturen

02.04.2012Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Die Fraunhofer-Allianz Vision präsentiert auf der Control 2012 in Stuttgart in Halle 1, Stand 1502 eine spannende Auswahl aktueller Mess- und Prüfsysteme mit Bildverarbeitung für die Qualitätssicherung in der Produktion.

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Themenschwerpunkt ist die Qualitätssicherung von Hightech-Materialien und Leichtbaustrukturen mit Bildverarbeitung und berührungslose Mess- und Prüftechnik. Bei der Untersuchung von Hightech-Materialien kommen Technologien wie Ultraschall, Röntgen, Wirbelstrom, Optische Kohärenztomographie, Thermographie, Shaerographie und Deflektometrie zum Einsatz.

Hightech-Materialien und moderne Leichtbaustrukturen sind häufig die treibende Kraft für industrielle Produktentwicklungen und damit wegbereitend für vielfältige Innovationen. Ihre Verwendung eröffnet maximale Designfreiheit, anforderungsoptimierten Materialeinsatz und oft den entscheidenden Gewichtsvorteil.

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Terahertz-Messtechnik – innovative Prüfmethode für moderne Hightech-Materialien
Mit der Terahertz-Technik steht nun eine industrietaugliche Prüfmethode zur Untersuchung moderner Hightech-Materialien und Leichtbaustrukturen auf innere und äußere Qualitätsabweichungen zur Verfügung. Damit ist es möglich, berührungslos und zerstörungsfrei beispielsweise die Materialdicke mehrschichtiger Verbundwerkstoffe zu messen oder auch Strukturen und Defekte in Volumenmaterialien zu analysieren.
Mit mehreren Dutzend Messungen pro Sekunde sind die Systeme inzwischen so schnell, dass sie zur Inline-Prüfung direkt in der Produktionslinie eingesetzt werden können. Am Fraunhofer Vision-Stand bei der Control wird die Inline-Fähigkeit der Terahertz-Technik am Beispiel der Schichtdickenmessung von dünner Kunststofffolie demonstriert. Die Live-Messung erfolgt an mehrlagigen Kunststofffolien unterschiedlicher Dicke.
Aussteller: Fraunhofer IPM, Kaiserslautern (Fraunhofer IPM)

Hightech-Materialien und Leichtbauteile
Prüfung komplexer Verbundwerkstoffe mittels Multisensorsystemen
Durch den Einsatz eines aus aktiver Thermographie und digitaler Shearographie bestehenden Multisensorsystems lässt sich die Defekterkennungsrate bei komplexen Verbundwerkstoffen, wie sie beispielsweise im Flugzeugbau eingesetzt werden, nachhaltig verbessern.
Da das System nur mit einer gemeinsamen Anregung arbeitet, wird auch die Prüfzeit reduziert. Das Prüfergebnis enthält sowohl thermische als auch mechanische Informationen bezüglich des Defektzustandes, woraus sich zusätzliche Informationen über die Defektart ableiten lassen. Aufgrund der Redundanz und der weitgehend komplementären Funktionsweise beider Prüfverfahren wird damit neben einer verbesserten Defekterkennungsrate auch die Nachweissicherheit von Defekten erhöht.
Aussteller: Fraunhofer IPA, Stuttgart (Fraunhofer IPA)

Hightech-Materialien und Leichtbauteile
UItraschall-Tomographie zur Prüfung moderner Leichtbauwerkstoffe
Mit dem Mehrkanalprinzip des »Sampling Phased Array« wird das Ultraschallprüfverfahren um eine tomographische zwei- und dreidimensionale Bildgebung erweitert und eignet sich damit auch zur Prüfung moderner Hightech-Materialien, die aufgrund ihrer ausgeprägten Materialstruktur der klassischen Ultraschallprüfung nur schwer zugänglich sind.
Bauteile z.B. aus CFK können mit hoher Geschwindigkeit geprüft und ihr Volumen kann vollständig 3-D-visualiert werden. Ein weiterer Vorteil der Ultraschall-Tomographie ist die sehr einfache und kostengünstige Elektronik, bei der die integrierten Rechnerstrukturen der Signalverarbeitung die Bildgebung bewirken.
Aussteller: Fraunhofer IZFP, Saarbrücken (Fraunhofer IZFP)

Hightech-Materialien und Leichtbauteile
Defekterkennung in semi-transparenten Bauteilen und Faserverbund-Werkstoffen mit optischer Kohärenztomographie OCT
Mit optischer Kohärenztomographie (OCT) können Defekte und Inhomogenitäten in halbtransparenten, dünnschichtigen Stoffen und Materialien charakterisiert und analysiert werden. Vorgestellt wird ein vollautomatisches System für den industriellen Einsatz, mit dem frühzeitig in der Prozesskette Qualitätsabweichungen z. B. bei Folien oder Faserverbundwerkstoffen erkannt werden können.
Aussteller: Fraunhofer IPT, Aachen (Fraunhofer IPT)

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Die Entwicklung und Erprobung maßgeschneiderter Werkstoffkonzepte steht daher im Fokus vieler Anwenderbranchen, ebenso wie deren serientaugliche Umsetzung mit gleich bleibender Qualität in automatisierten Prozessen. Hierbei nehmen industrielle Bildverarbeitung und optische Mess- und Prüftechnik eine Schlüsselrolle ein.

Entwicklungen und Systeme der Fraunhofer Vision-Institute:

Bildverarbeitung und optische Mess- und Prüftechnik unterstützen die Entwicklung und Erprobung neuer Materialien und dienen der Absicherung von Fertigungsprozessen. Besondere Anwendungspotenziale bieten dabei der strukturelle Leichtbau, Verbundwerkstoffe und innovative Fügeverfahren.

Der fertigungsnahe Einsatz der Technologien erlaubt Qualitätsabweichungen bereits bei ihrer Entstehung zu erkennen und so auf Veränderungen im Prozessablauf rechtzeitig zu reagieren.

Für eine automatische Kontrolle, die zunehmend auf industrieller Bildverarbeitung basiert, sprechen neben wirtschaftlichen Überlegungen insbesondere die gewonnene Objektivität sowie die hohe Reproduzierbarkeit und Verfügbarkeit im Vergleich zur manuellen Prüfung.

Am Fraunhofer Vision-Stand bei der Control 2012 werden die Kompetenzen der Fraunhofer Vision-Institute im Hinblick auf das Thema „Qualitätssicherung von Hightech-Materialien und Leichtbaustrukturen“ beispielhaft für einige Anwendungsfelder demonstriert.

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