Materialien

Grundlage für weiterverarbeitende Industrien

Materialien

Analyse der statischen oder dynamischen Eigenschaften von Materialien und Werkstoffen

Materialien bilden die Ausgangsbasis für sämtliche Formen der Bauteil- und Komponentenfertigung.  

Rohstoffe verarbeitende Industrien beliefern weiterverarbeitende Industriezweige mit Materialien in Form von Halbzeugen, meist als Bleche, Platten, Folien oder als Draht und Stabmaterial sowie als Pulver oder Granulat; daneben werden aber auch vorgeformte oder gegossene Rohlinge ausgeliefert. Exaktheit, Reinheit und Gleichmäßigkeit der Materialzusammensetzung sind für die betroffenen Industriezweige essentiell wichtig. Darüber hinaus sind für die Verarbeitbarkeit in Folgeprozessen Gefügezustand und mechanische Eigenschaften ausschlaggebend. Im Zuge der Globalisierung und Digitalisierung der Produktion und im Hinblick auf avancierte Produktionsprozesse mit eng tolerierten Materialeigenschaften ist zudem die Identität von Materialien bzw. deren Herkunft im Sinne der Rückverfolgbarkeit von zunehmender Bedeutung. Material produzierende Industrien benötigen somit zerstörungsfreie Sensorik für Monitoring und Dokumentation der Erzeugnisqualität.


Entwicklungsschwerpunkte

Die Bestimmung der mechanisch-technologischen Kenngrößen und die Detektion von Ungänzen sowie die Beschreibung der Auswirkungen auf die Weiterverarbeitung sind häufige Aufgabenstellungen. Während viele Handelsformen von Materialien aus messtechnischer Sicht vorteilhafte, mathematisch einfache Geometrien besitzen, stellen die oft noch unbearbeiteten Oberflächen sowie die industriellen Umgebungsbedingungen (z. B. Wärme, Staub in der Stahl herstellenden Industrie) messtechnische Herausforderungen dar. Die robusten magnetischen Prüfverfahren und berührungslose Verfahren auf Grundlage von Ultraschall, Thermographie und Mikro-/Terahertz-Wellen bieten hier Vorteile.

Neben der Materialcharakterisierung ist die Materialidentifikation von Bedeutung – eine Aufgabe, die durch Kombination intelligenter Hybrid-Sensorik, maschineller Lernalgorithmen und schneller Datenbanken bearbeitet wird. Hierbei wird aus einem hochkomplexen mehrparametrischen »Fingerabdruck« der Materialien auf deren Identität und Herkunft geschlossen. Dies ist darüber hinaus in der Identifikation und Rückgewinnung von Rohstoffen von Interesse.

 

Stichworte

Materialcharakterisierung, Eigenschaften, Identifikation

Luftultraschall: Berührungsloses Prüfen von hybriden Werkstoffen

© Foto Fraunhofer IZFP / Uwe Bellhäuser

Robotergestützte Luftultraschallprüfung an CFK-Material

Das Fraunhofer IZFP ist ein deutschlandweit führendes Applikations- und Entwicklungszentrum für Luftultraschallprüftechnik, ein ZfP-Verfahren, welches einen berührungslosen »Blick« ins Werkstoffinnere ohne Werkstoffkontamination erlaubt und gleichzeitig ein sehr gutes Fehlerauflösungsvermögen bietet. Unsere Industriekunden profitieren somit von einer sehr guten Automatisierbarkeit dieser Prüftechnik sowie einer kostengünstigen Prüfdurchführung, da die Prüflinge nicht gereinigt bzw. getrocknet werden müssen.

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3MA-X8: Schnelle Materialcharakterisierung

© Foto Fraunhofer IZFP

3MA-X8: Setup mit drei aktiven Kanälen, Sensorauswahl und Steuer-/Auswerte-PC

Bestimmung von Härte, Härtetiefe, Zugfestigkeit, Streckgrenze, Bruchdehnung, Eigen- und Lastspannungen

Verwechslungsprüfung

Nachweis von Dross in Gusswerkstoffen

Abscannen von Flächen mit bis zu 8 Sensoren gleichzeitig zur Detektion lokaler Abweichungen der Werkstoffeigenschaften

Prüfung von Bauteilen und Komponenten, auch an mehreren Positionen gleichzeitig

Echtzeit-Messung in Produktionsprozessen

SeedInspector: CT-Automat zur Bewertung von Zuckerrübensamen

Zuckerrübensamen werden auf speziellen Anbauflächen zur Saatgutvermehrung gewonnen. Die dabei gewonnenen Samen werden zunächst in einem aufwendigen, mehrstufigen Aufbereitungsprozess zu pilliertem Saatgut aufgearbeitet, das mit Einzelkornsämaschinen ausgebracht werden kann. Ziel der Aufarbeitung ist es, ein hochwertiges Saatgut mit Einzelsamen, hoher Aufgehquote und gleichmäßigem Feldaufgang zu gewinnen. Dabei werden bis zu 80 Prozent der Rohware aussortiert.

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EMUS: Fehlerprüfung mit elektromagnetischem Ultraschall

© Foto tomas - Fotolia

Pipeline

Berührungslose, koppelmittelfreie Ultraschallprüfung

Echtzeitfähig und automatisierbar (in die Produktion integrierbar)

Industriell erprobt – lange Standzeiten ohne erkennbaren Verschleiß

Kalt- und Warmblechumformung, z. B. Karosseriebauteile


Weitere Informationen

EMUS-VG: Ansteuerung von EMUS-Wandlern mit konventionellen Ultraschallgeräten

Laserschweißnähte: Prozessintegrierte, trockene Ultraschallprüfung der Laserschweißnähte von Tailored Blanks

 

inspECT®: Mehrkanal-Mehrfrequenz-Wirbelstromprüfelektronik

© Foto Fraunhofer IZFP

Mobiles Wirbelstromprüfsystem als robuste Industrienotebook-Variante mit IP65 Schutzklasse

OEM-Kit: inspECT®-Prüfelektronik, Backplane, Spannungsversorgung, Koordinaten­interface und Multiplexer – zur Integration in Kundensysteme

Kompaktes Wirbelstromsystem mit externem Eingabegerät für die industrielle Nutzung mit IP65 Schutzklasse

Konfiguration der Prüfelektronik nach Kundenvorgaben und Integration in Kundensysteme

Einfrequenz- oder Mehrfrequenzbetrieb mit bis zu 16 Prüffrequenzen von 100 Hz bis 10 MHz

Leistungsstarke Hardware: Signalverarbeitung in Echtzeit bereits auf der inspECT®-Prüfelektronik

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MAGNUS: Hybrides Mikromagnetik- und Ultraschall-Prüfsystem

© Foto Fraunhofer IZFP / Uwe Bellhäuser

MAGNUS mit Halter

Methodenentwicklung zur smarten Kombination von mikromagnetischer Werkstoffcharakterisierung und elektromagnetischer Ultraschallwandlung

Demonstratoraufbau und industrielle, praxisnahe Erprobung

Bei »MAGNUS« handelt es sich um ein im Rahmen des Fraunhofer-Carnot-Programms, die »L'Agence Nationale de la Recherche« ANR und das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF gefördertes Projekt, das in Zusammenarbeit mit dem »Centre Technique des Industries Mécaniques« CETIM in Senlis, Frankreich, durchgeführt wird.

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