Forschungsprojekte

Impulsthermografie zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung

Zielbranchen

Stahlbau

Problemstellung

Der nahezu ideale Wärmeimpuls an der Oberfläche induziert im Bauteil ein breites Spektrum thermischer Wellen verschiedener Wellenlängen und Amplituden. Kurzwelli­gere dringen nur kurz unter die Oberfläche, wohingegen langwelligere in größere Tiefen vordringen.

Über die Diffusivität des Werkstoffs erhält man die physikalische Zuordnung der Wellenfrequenz zur jeweiligen Dicke bzw. Eindringtiefe. Analysiert man den Temperaturverlauf an der Oberfläche des Bauteils im Frequenzbereich, lässt sich die thermische Information im Realanteil und die Wellenlaufzeit im Imaginäranteil der jeweiligen Tiefe zuordnen. Man erhält eine quasi dreidimensionale Auflösung des Prüfobjekts und seiner Fehler.

Lösung

Die effektive Anwendung des Verfahrens ist bei geringen Schichtdicken und Fehlertiefen bis ca. 3 mm in Stählen und bis ca. 10 mm für Kunststoffe mit Messzeiten von ca. 1 bis 5 Sekunden gegeben. Die Detektierbarkeit der jeweiligen Fehlergröße ist dabei abhängig von seiner Tiefe und Lage. Sie entspricht in etwa der doppelten Tiefe. Also können Fehler von etwa 2 mm Breite in einer Tiefe von 1 mm noch ermittelt werden.

Klassische Anwendungsfälle des Verfahrens:

  • Bestimmung der Anbindungs­querschnitte von Laserschweißnähten (»falsche Freunde«)
  • Bestimmung der effektiven Linsendurchmesser von Widerstands- und Plasmapunktschweißverbindungen
  • Ermittlung der Blechdickenverteilung und lokalen Ausdünnungen nach der Umformung
  • Bestimmung von Beschichtungsdicken und Beschichtungsfehlern
  • Bestimmung von Delaminationen und Lufteinschlüssen in geklebten Verbund­strukturen
  • Kontrolle der korrekten Ausführung von Laminataufbauten 
  • Ermittlung von senkrecht verlaufen­den Rissen in Bauteilen durch lateral wirkende Verfahren