Elektromagnetik

Zerstörungsfreie Prüfung pressgehärteter Karosseriebauteile mit 3MA

Elektromagnetik

Elektromagnetische Verfahren haben in den letzten zwei Jahrzehnten eine erhebliche Weiterentwicklung durchlaufen und müssen im Bereich zerstörungsfreier Prüftechnologie mittlerweile zu den Kerntechnologien gezählt werden. Im Rahmen der anstehenden Umgestaltung der Hochtechnologiebereiche internationaler Industrien hin zu Industrie 4.0-Konzepten eröffnet die Einbettung elektromagnetischer Sensorik zukunftsweisendes Entwicklungspotential für eine umfassende Digitalisierung und Prozesskontrolle industrieller Produktions- und Verarbeitungssysteme.

Nicht zu vergessen sind auch die Entwicklungen im Automobilbau weg von Verbrennungsmotoren hin zur Elektromobilität. Die Werkstoffprüfung ferromagnetischer Materialien ist schon seit langem eine prüftechnische Selbstverständlichkeit; zukünftig wird neben der Entwicklung auch die Prüfung und Steuerung technischer magnetischer Systeme eine erhebliche wirtschaftliche Bedeutung erlangen.

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

© Foto 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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3MA-X8: Schnelle Charakterisierung mikromagnetischer Materialien

© 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

Terahertzwellen: Zerstörungsfreie, ortsaufgelöste Bestimmung des Wassergehaltes von Kunststoffen

© Foto Fraunhofer IZFP

Prinzip Terahertz-Messverfahren

Polyamide werden in großem Umfang für Bauteile der Fahrzeug- und Motorentechnik eingesetzt. Hierfür sind ihre mechanischen Eigenschaften (Festigkeit und Zähigkeit) sowie die chemische Beständigkeit gegenüber organischen Lösungsmitteln von Vorteil. Faserverstärkte Ausführungen erweitern das Einsatzgebiet zusätzlich.

Das sehr verbreitete Polyamid 6.6 (Nylon) kann ca. 8 Gewichts-Prozent an Wasser aufnehmen, wobei sich seine mechanischen Eigenschaften signifikant ändern. Dies ist u. a. für  wasserdurchflossene Bauteile im Kühlsystem der Motoren oder für Strukturbauteile relevant, die wiederkehrender Feuchtigkeit ausgesetzt sind. Der Prozess der Wasseraufnahme und -abgabe findet dabei als Diffusion über viele hundert Stunden statt, wobei sich ausgehend von der Oberfläche ein Gradient in die Werkstofftiefe ausbildet. Es besteht Interesse an der Lokalisierung der von Wasseraufnahme betroffenen Bauteilbereiche im Hinblick auf den Zusammenhang zwischen lokaler Feuchte und mechanischen Eigenschaften.

Am Fraunhofer IZFP ist eine Terahertz-Messeinrichtung vorhanden, welche Wellen im Frequenzbereich von 0,1 THz bis ca. 3 THz aussendet. Sobald die ausgesendeten Wellen die Probe durchlaufen, treten quasioptische Effekte wie Absorption, Polarisation, Streuung, Brechung und Reflexion auf, die das am Empfänger gemessene Signal in Bezug auf Frequenz-, Amplituden- und Phasenlage in Abhängigkeit von den dielektrischen Eigenschaften der Probe verändern und somit Aussagen zu ihrer Beschaffenheit zulassen. Zwischen der Sender- und Empfangseinheit wird die Probe im Prüfaufbau durch einen mechanischen X-Y-Scanner verfahren und dadurch eine Positionszuordnung der aufgenommenen Signale ermöglicht.

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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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GMR-Sensoren: Optimierung der Schichteigenschaften

© Foto Fraunhofer IZFP

Wirbelstrom-Impedanzanalyse

Wirbelstrom-Scans bis hin zur Mikroskopie

Leitfähigkeit, Permeabilität, Permittivität

Schichtdicke, Material und Zustand

Sensorsysteme: Automatische Konfiguration und Aufnahmeplanung

Maschine-Material-Interaktion: In die Produktionslinie integriertes 3MA-System zur Überwachung mechanisch-technologischer Materialeigenschaften von Bandstahl während der Herstellung

Robotergestütztes Inline-Überwachungssystem (Monitoringsystem) für vergüteten Bandstahl

Kontinuierlich selbstregelnde Positionierung des Sensors durch den Roboter auf Basis der
sensoreigenen Signalerzeugung und -verarbeitung

Kontinuierliche Ermittlung von Härte und Eigenspannungen im Band

Permanente Nachregulierung des Prozesses mittels selbständiger Extraktion relevanter Informationen durch das »kognitive Sensorsystem«

Weitere Informationen

Härte, Härtetiefe, Eigenspannungen, Streckgrenze, Zugfestigkeit

Zerstörungsfreie Prüfung pressgehärteter Karosserieteile mit 3MA

Zerstörungsfreie Prüfung von Härte- und Eigenspannungs-Tiefenprofilen mit 3MA am Beispiel von Ventilfedern

Clinchen: Off- und Online Bestimmung der Bodendicke im Clinchpunkt

© Foto Fraunhofer IZFP

Prototyp zur Offline-Bestimmung der Bodendicke im Clinchpunkt

Qualitätsüberwachung der Clinchpunkte mittels Wirbelstrom-Mehrfrequenzverfahren

Kombination mehrerer Wirbelstromfrequenzen

Unterscheidung von Störgrößen wie Sensorabhebung von der Oberfläche, Leitfähigkeits- und Permeabilitätsänderungen

Kalibrierung notwendig

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MoniDAQ: Autarke Monitoringplattform zur permanenten Zustandsüberwachung von Infrastrukturbauten

© Foto Katharina Wieland Müller- Pixelio

»MoniDAQ«: 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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Ventilfedern: Zerstörungsfreie Prüfung von Härte- und Eigenspannungs-Tiefenprofilen mit 3MA

© Foto Fraunhofer IZFP / Uwe Bellhäuser

Ventilfederscanner

Gleichzeitige Bestimmung von mehreren relevanten Qualitätsmerkmalen des Werkstoffs (Härte, Eigenspannungen etc.)

Keine Zerstörung des Prüfteils

Integration in vollautomatisierte Prüfsysteme

Kalibrierung notwendig

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