Betrieb

Inspektion und Zustandsüberwachung von Produkten in der Nutzungsphase

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Inspektion und Zustandsüberwachung von Produkten in der Nutzungsphase

Im Themenbereich Inspektion und Monitoring von Strukturen im Betrieb beziehungsweise während der Wartung beschäftigt sich das Fraunhofer IZFP schwerpunktmäßig mit der Entwicklung von Methoden und Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung zur Zustandsüberwachung und -bewertung einschließlich Lebensdauermanagement. Dies umfasst Prüfverfahren für die Wartung und Instandhaltung von Bauteilen bis hin zu Condition Monitoring-Systemen zur zustandsbasierten Inspektion.

Dabei werden ZfP-Verfahren wie Ultraschall, Mikromagnetik, Wirbelstrom, Mikrowelle und Thermographie und deren Kombination im Sinne multimodaler ZfP betrachtet. Darauf basierend werden Prüfkonzepte sowie Labormuster und Prototypen für die Anwendungsbereiche Automobil, Bahn, Luftfahrt, Energietechnik, Infrastruktur entwickelt.

Fragestellungen zum Bereich Service / Maintenance werden sich zunehmend in Richtung der zustandsbasierten Wartung im Sinne einer Predictive Maintenance verlagern, bei der die Zustandsüberwachung auf Basis zerstörungsfreier Prüfverfahren einen wesentlichen Bestandteil einnimmt. Besondere Forschungsschwerpunkte ergeben sich aus der Entwicklung quantitativer Ultraschall-Prüfsysteme, insbesondere kommen elektromagnetisch angeregter Ultraschall (EMUS) in Hinblick auf geführte Wellen oder UItraschall-Phased-Array-Verfahren für dreidimensionale Bildgebung in Betracht.

Diese Verfahren kommen für verschiedene prüftechnische Fragestellungen im Rahmen der Wartung und Diagnose von sicherheitsrelevanten Bauteilen zum Einsatz, z. B. in den Bereichen Bahn (Radsatzprüfung), Infrastruktur (Betonprüfung) und Anlagen (Pipelineprüfung).

Daran anknüpfend steht die Entwicklung neuer Rekonstruktions- und Bildverarbeitungsalgorithmen zur Datenbewertung und Datenvisualisierung auch für die Kombination mehrerer ZfP-Methoden für multimodale Prüfverfahren im Mittelpunkt diverser Forschungsaktivitäten. Ein wichtiger Zukunftstrend zeichnet sich im Bereich des Condition Monitoring ab, d. h. in der permanenten Überwachung mit dem Ziel der optimierten Ressourceneffizienz und / oder der Bewertung der Sicherheitsreserven von Bauteilen bzw. Anlagen im Betrieb.

Dieses Feld gewinnt nicht nur im Energiebereich oder in der Luftfahrt immer mehr an Bedeutung, sondern auch im Bahn-, Infrastruktur- oder Anlagenbereich. Hier steht die Entwicklung einer multimodalen Sensorplattform mit spezifischer Sensorik und Datenauswertung im Vordergrund aktueller Arbeiten.

 

Stichworte

Condition Monitoring, Lebensdauermanagement, Monitoring, Zustandsüberwachung

Ultraschallsensoren nach Maß

Luftultraschallarray-Sensor
© Fraunhofer IZFP

Luftultraschallarray-Sensor

Das Fraunhofer IZFP in Saarbrücken entwickelt und fertigt Ultraschallsensoren für vielseitige Einsatzbereiche. Unter anderem entwickelte das Institut Ultraschallsensoren für die Rosetta-Mission, die am 2. März 2004 startete und im November 2014 auf der Kometenoberfläche landete.

Typischerweise entwickeln wir jedoch Ultraschallsensoren für die Material- und ­Bauteilprüfung sowie für das Condition Monitoring innerhalb des gesamten Produktlebenszyklus, angefangen vom Rohstoff bis hin zum Recycling. 

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3D-SmartInspect: Intelligente Prüfüberwachung und -dokumentation durch optisches Trackingsystem für Ultraschall- und Wirbelstromprüfung

Mit 3D-SmartInspect in die digitale ZfP-Welt: Augmented Reality-System zur manuellen Prüfung von Bauteilen oder großen Oberflächen
© Fraunhofer IZFP / Uwe Bellhäuser

Mit 3D-SmartInspect in die digitale ZfP-Welt: Augmented Reality-System zur manuellen Prüfung von Bauteilen oder großen Oberflächen

Bei der im großen Umfang verwendeten Handprüfung hängt die Qualität der Prüfung stark vom Personal und den Umgebungsbedingungen ab; dieser Umstand betrifft die Prüfung kleiner Komponenten in der Produktion genauso wie die Instandhaltungsprüfungen großer industrieller Strukturen. Die korrekte Interpretation der Messwerte und die vollständige Erfassung des Prüfbereichs verlangen ein großes Maß an persönlicher Expertise. Zudem ergeben sich hinsichtlich Dokumentation für die ­Unternehmen erhebliche Herausforderungen. In vielen Fällen werden Prüfprotokolle handschriftlich erstellt und erkannte Auffälligkeiten auf den Bauteilen selbst markiert. Ein digitaler Zusammenhang zwischen dem Prüfobjekt und der Dokumentation wird dabei nicht hergestellt. Wenn Prüfungen ­mehrere Stunden oder Tage in Anspruch nehmen, können Fehler und eine lückenhafte Dokumen­tation kaum ausgeschlossen werden, mit allen negativen Konsequenzen für Folgeprozesse.

Zur Lösung dieser Thematik hat das Fraunhofer IZFP das optische Tracking-System »3D-SmartInspect« entwickelt, ein Assistenzsystem für Handprüfungen auf Grundlage kognitiver Signalauswertung.

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BetoFlux: Mobiles Streufluss-Prüfsystem zur schnellen Detektion von Korrosionsschäden an Spannbetonmasten

© BauConsulting Dr. Walther

Magnetische Streuflussprüfung

Intuitive Darstellung der Anordnung und des Zustandes ferromagnetischer Spannstähle

Speziell für den mobilen Einsatz konzipiert

Einfache Anpassung an unterschiedliche Betonmastdurchmesser

Geringer Aufwand verglichen mit alternativen Prüfverfahren (z. B. Röntgen)

Keine Gefahr der zusätzlichen Schädigung des Mastes

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Thermographisches System zum Condition Monitoring

© Fraunhofer IZFP

Kognitives thermographisches Monitoringsystem

Austauschbares Kameramodul (320x240 Pixel mit 60 Hz)

Autarkes und autonomes Messsystem

Überwachung von »Regions of Interest«

Einsetzbar in einer multimodalen Sensorplattform:
Unterschiedliche Messverfahren miteinander kombinierbar
Fusion der Ergebnisse (Thermographie, Ultraschall, Wirbelstrom)

 

 

Autarke Monitoringplattform zur permanenten Zustandsüberwachung von Infrastrukturbauten

© Katharina Wieland Müller- Pixelio

Modulare, energieautarke Elektronik, die in der Lage ist, bei äußerst niedrigem Energiebedarf u. a. Wirbelstromprüfung, Streuflussprüfung, Neigungsmessung und Ultraschallprüfung langzeitig durchzuführen und die gesammelten Daten zu speichern

Autarke und umweltfreundliche Energieversorgung mittels integrierter Solarzelle

Wartungsfreier Langzeit-Betrieb

Hochempfindliche Fehlerdetektion

Telemetrische Datenauslesung per funkgesteuertem Interface

Niedrige Stückkosten

Einzigartige Kombination bewährter zerstörungsfreier Sensortechnik des Fraunhofer IZFP

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BetoScan: Roboterplattform für ZfP-Sensoren

© Fraunhofer IZFP / Uwe Bellhäuser

BetoScan

Selbstfahrende und -navigierende Roboterplattform für ZfP-Sensoren

Untersuchung von mehreren hundert Quadratmetern Parkdecks pro Tag in hoher Flächenmessdichte (Bedienung nur durch eine Person notwendig)

Selbstständiges Abfahren von hindernisfreien Flächen in einem vorgewählten Raster

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UER III: System zur Ultraschall-Eigenspannungsmessung an Radkränzen

© Fraunhofer IZFP / Uwe Bellhäuser

UER III: Ultraschall-Eigenspannungsmessung an Radkränzen

Einsatzgebiete: Schwere/leichte Instandhaltung, Radherstellung (nach DIN EN13262), Radentwicklung

Mehr als 20 Jahre Erfahrung im Industrieeinsatz

Entwicklung und Design der tragbaren Version 2018

Frontendlösung zur Minimierung elektromagnetischer Störungen

Umfassender Service und flexible technische Unterstützung

Auswahl langfristig verfügbarer Hardwarekomponenten

Kompatibilität mit moderner IT-Infrastruktur des Kunden

Identische betriebssystemübergreifende Prüfsoftware für alle Gerätevarianten

Einfach zu erlernende und bewährt komfortable Bedienung

 

Flyer UER-mobil
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