Ein Blitzlichtgewitter für die Thermografie

Die aktive Puls-Thermografie hat sich in den letzten Jahrzehnten in den verschiedensten Bereichen der zerstörungsfreien Prüfung etabliert. Sie ist fester Bestandteil bei der Detektion von Fehlstellen insbesondere bei Kunststoffbauteilen, der Dickenmessung von Dünnschichten wie etwa Lacken oder der Materialcharakterisierung im Allgemeinen. Das zu prüfende Objekt wird dabei von außen energetisch mithilfe von Blitzlampen angeregt. Durch den Einsatz von Thermografie-Kameras wird die Oberflächentemperatur während der resultierenden Erwärmung und Abkühlung kontinuierlich und bildhaft erfasst. Geeignete Auswertealgorithmen führen in kurzer Zeit zu Informationen, die z. B. das Bauteilinnere abbilden und somit Fehlstellen sichtbar werden lassen.

Die zur Verfügung stehende Blitztechnik hat bisher die Anwendbarkeit der Puls-Thermografie stark eingeschränkt und die Erschließung neuer Märkte und Applikationen verhindert. Historisch bedingt stammte die eingesetzte Systemtechnik ausschließlich aus dem fotografischen Bereich und wurde für die Thermografie zweckentfremdet. Viele Jahre war es daher nicht möglich, eine für die thermografische Anwendung essentielle Parametrierung der Blitzanregung vorzunehmen. Ein abgeschlossenes Entwicklungsprojekt zwischen dem Blitztechnikhersteller Hensel-Visit GmbH & Co. KG, Würzburg, und dem SKZ zeigte, dass gerade diese Parametrierung der Blitzenergie und -leuchtzeit einen signifikanten Einfluss auf die prinzipielle Durchführbarkeit der thermografischen Prüfung und einen erheblichen Einfluss auf die Qualität des Ergebnisses hat. Nach einer zweijährigen gemeinschaftlichen Entwicklungszeit liegt mittlerweile ein industrietaugliches Blitzsystem vor, mit dem es erstmals möglich ist, gezielt die Blitzenergie variabel bis zu 6 kJ und die Leuchtzeit von 100 µs bis 3 ms einzustellen. Darüber hinaus ist die sequentielle und synchronisierte Abgabe mehrerer Teilblitze realisierbar.

Mithilfe des entwickelten Systems ist es erstmals möglich, dünne Schichten, etwa von Folien und Lacken, reproduzierbar zu quantifizieren. Darüber hinaus lässt sich die maximale Oberflächentemperatur des zu prüfenden Bauteils – welche die Anwendung insbesondere bei Kunststoffen oftmals limitiert – bei gleichbleibender Ergebnisqualität signifikant reduzieren.

Zudem ist es gelungen, den Kontrast, mit dem eine Fehlstelle dargestellt werden kann, bei gleichbleibender Blitzenergie deutlich zu verbessern und letztlich die Vorteile der konventionellen LockIn-Thermografie und Puls-Thermografie zu vereinen.

Das System befindet sich derzeit in der Vermarktungsphase und ist in Kürze bei Hensel-Visit kommerziell erhältlich. Bereits jetzt bietet das SKZ die Möglichkeit an, interessierten Kunden die Vorteile des Systems anhand zur Verfügung gestellter Bauteile zu demonstrieren. Darüber hinaus steht das SKZ für alle Fragen hinsichtlich einer zerstörungsfreien Prüfung – insbesondere mittels aktiver Thermografie – zur Verfügung.

Das Projekt KF2012558DF4 wurde über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V. (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung des zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Das SKZ ist Mitglied der Zuse-Gemeinschaft. Diese ist ein Verbund unabhängiger, industrienaher Forschungseinrichtungen, die das Ziel verfolgen, die Leistungs- und Wettbewerbsfähigkeit der Industrie, insbesondere des Mittelstandes, durch Innovation und Vernetzung zu verbessern.