BiWa-MOS

Zerstörungsfreie Charakterisierung || Qualitätssicherung || Bildgebende Verfahren || Stahlkomponenten || Magnetooptik || Mikromagnetik ||

BiWa-MOS

© Fraunhofer IZFP

BiWa-MOS ist das Akronym für »Bildgebende Werkstoffanalyse mittels MagnetoOptischer Sensorik zur schnellen Qualitätssicherung von Stahlbauteilen«.

Seit jeher sind bildgebende Verfahren zum Auffinden von Imperfektionen in Komponenten und Bauteilen nachgefragt, da sie zugleich für den Menschen nachvollziehbare Bewertungsmöglichkeiten und für die maschinelle Auswertung genügend Daten bieten. Nicht zuletzt deswegen werden bildgebende Verfahren wie Röntgen-Computer-Tomographie zur Qualitätssicherung sehr geschätzt und besonders oft eingesetzt. Neuere Verfahren, wie beispielsweise Thermographie, bieten kostengünstigere und gefahrlose Wege der bildgebenden Untersuchung, bis hin zur Visualisierung makroskopisch ablaufender Werkstoffveränderungen. Könnte man auch Prozesse auf Mikrostrukturebene zerstörungsfrei sichtbar machen, ergäben sich vielfältige, neue Möglichkeiten. Verfahren, die in Echtzeit sogar »lebendige« Bilder von Mikrostrukturveränderungen, Spannungsverteilungen, Ermüdungsvorgängen und ähnlichen Phänomenen erzeugen, böten über die Fehlerprüfung hinaus ungeahnte Möglichkeiten, Werkstoffverhalten im Detail zu verstehen und zu beherrschen. Durch die Echtzeit-Rückmeldung und Sichtbarmachung des Materialzustandes könnten Material- und Produktentwicklung beschleunigt werden sowie bildbasierte Kenngrößen in digitale Produktionsprozesse einfließen. Das Sichtbarmachen von Spannungsfeldern in Bauteilen, die Beobachtung unter mechanischer Last entstehender plastischer Verformung sowie das Aufnehmen von Filmen der Phasenumwandlung sind nur einige Nutzungsmöglichkeiten.

Ziel des Vorhabens BiWa-MOS ist die Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Extraktion und rechnerischen Weiterverarbeitung von Kenngrößen aus magneto-optischen (MO) Bildern, welche von MO-Sensoren geliefert werden und zur sofortige Visualisierung der flächigen Verteilung von Materialeigenschaften genutzt werden. Die Innovation des Vorhabens besteht in der Kombination der aktuellen Möglichkeiten der Magnetooptik mit denjenigen der Mikromagnetik und somit der Anwendung optischer Technologien im Bereich der Qualitätssicherung. Die Magnetooptik befasst sich mit Effekten, welche die Drehung des Polarisationswinkels von Licht in oder an Medien in Abhängigkeit von Magnetfeldern beschreiben. Es wird hierfür ein zerstörungsfrei arbeitender MO-Sensor weiterentwickelt und erprobt, der die Verteilung von Materialeigenschaften bildgebend in Sekunden mit einer oberflächennahen Ortsauflösung von besser als 50 µm sowie bis in eine Tiefe von ca. 1 mm unter der Oberfläche erfasst.

Das Vorhaben wird als Einzelvorhaben im Rahmen der Initiative »Wissenschaftliche Vorprojekte (WiVoPro)« innerhalb der Förderprogramme »Photonik Forschung Deutschland« vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

BiWa-MOS Eckdaten

Einzelvorhaben
Fördergeber: BMBF (VDI)
Laufzeit: 03/2020 bis 02/2021
Gesamtfördersumme: 253 000 €