Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) umfasst eine Reihe von Verfahren und Techniken, mit denen sich Materialeigenschaften, Schweißfehler und andere Diskontinuitäten identifizieren lassen, ohne das ursprüngliche Bauteil zu beschädigen.
Der Einsatz von Messtechniken zur zerstörungsfreien Prüfung ist für die Industrie unerlässlich. Tatsächlich sind ZfP-Techniken für Unte ehmen von großer Bedeutung, da sie erhebliche Einsparungen ermöglichen, weil mitunter sehr teure Bauteile für die Prüfung nicht zerstört werden müssen.
Heutzutage gibt es mehrere gängige Techniken der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Die Messtechnik- und Qualitätskontrollbranche entwickelt diese Technologien kontinuierlich weiter, sodass sie die zerstörende Prüfung, die in der Industrie noch immer weit verbreitet ist, zunehmend ersetzen.
Inhaltsverzeichnis
Hauptanwendungen der zerstörungsfreien Prüfung
Die zerstörungsfreie Prüfung kommt in nahezu allen Industriezweigen zum Einsatz, insbesondere in der Luft- und Raumfahrt, der Ölindustrie, im Schienenverkehr, der Ke energie, dem Energiesektor und der Automobilindustrie.
Bei der zerstörungsfreien Prüfung identifizieren die Anwender Mängel, die die Produktkonformität beeinträchtigen könnten. Gesucht wird hauptsächlich nach Maßabweichungen, Verschleiß, geometrischen Fehle oder anderen Defekten.
Zerstörungsfreie Prüfungen geben somit nicht nur dem Hersteller die Sicherheit, konforme Produkte zu liefe , sonde auch dem Käufer die Gewissheit, einwandfreie Ware zu erhalten. Darüber hinaus ermöglicht die ZfP die Überwachung des Produktverschleißes über die gesamte Lebensdauer. Das ist entscheidend, um die Sicherheit während des Betriebs zu gewährleisten – beispielsweise bei einem Flugzeug im Liniendienst.
Bei der Durchführung einer zerstörungsfreien Prüfung wird hauptsächlich nach drei Arten von Fehle gesucht:
- Nichteinhaltung von Spezifikationen: Maßabweichungen, fehlerhafte Oberflächengüte, falsche Winkel usw.
- Oberflächenfehler: Löcher, Risse, Lochfraß usw.
- Innere Fehler: Verschleißspuren, Porosität, Risse, Dickenabweichungen usw.
Diese Verfahren gewährleisten die Objektivität und Reproduzierbarkeit von Inspektionen ganzer Produktionsserien. Sie basieren auf branchenspezifischen Normen (in der Regel ISO) mit entsprechenden Codes sowie Vorgaben und sind ein fester Bestandteil des Risikomanagements eines Unte ehmens.
Techniken der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP)
Es gibt zahlreiche Techniken der zerstörungsfreien Prüfung, von denen heute fünf in der Industrie besonders häufig zum Einsatz kommen. Mit diesen fünf Techniken lässt sich der Großteil der Prüfungen durchführen, auch wenn einige davon hinsichtlich der Ausrüstung sehr kostspielig sein können.
Magnetpulverprüfung
Die Magnetpulverprüfung ist eines der ältesten ZfP-Verfahren (neben der Farbeindringprüfung) und dient der Detektion von oberflächennahen Fehle . Dabei wird das Prüfobjekt einem Magnetfeld ausgesetzt. Dieses Verfahren kann jedoch nur bei ferromagnetischen Werkstoffen (magnetempfindlichen Materialien) angewendet werden.
Die Magnetpulverprüfung kann nur zur Oberfläche offene oder knapp darunterliegende Ungänzen wie Risse oder Spalten erkennen.
Die Durchführung einer Magnetpulverprüfung ist relativ einfach. Der zu prüfende Bereich wird magnetisiert, wodurch an Fehlstellen ein magnetischer Streufluss entsteht. Dieser zieht die ferromagnetischen Partikel an, wodurch der Defekt sichtbar gemacht wird.
Für diese Prüfungen gibt es verschiedene Geräte, in der Regel Handmagnete oder Anlagen zur Stromdurchflutung des Bauteils.
Um den Fehler besser sichtbar zu machen, werden die Oberflächen abschließend oft mit fluoreszierenden ferromagnetischen Partikeln beschichtet, die als Indikator dienen.
Eindringprüfung
Diese zerstörungsfreie Prüftechnik kann nur offene Diskontinuitäten aufdecken. Die Eindringprüfung ist für eine Vielzahl von Werkstoffen geeignet, mit Ausnahme von sehr porösen Materialien.
Das Prinzip der Farbeindringprüfung (PT) besteht darin, eine Flüssigkeit in die Fehlstellen eindringen zu lassen, um sie anschließend wieder an die Oberfläche zu ziehen und sichtbar zu machen.
Dazu wird das Bauteil mit einer gefärbten oder fluoreszierenden Flüssigkeit, dem sogenannten Eindringmittel, beschichtet. Diese dringt durch Kapillarwirkung in die Fehlstellen ein. Nach einer bestimmten Einwirkzeit wird die Oberfläche gereinigt und getrocknet, bevor eine dünne Schicht des Entwicklers aufgetragen wird. Dieser hat die Eigenschaft, das zuvor eingedrungene Mittel zu absorbieren.
Ist ein Fehler vorhanden, zieht der Entwickler das Eindringmittel an die Oberfläche. Dadurch kann der Anwender die zur Oberfläche offenen Fehlerstellen mit bloßem Auge erkennen.
Radiographie
Ähnlich wie bei der medizinischen Radiographie wird bei der industriellen Durchstrahlungsprüfung ein Bauteil mit Röntgen- oder Gammastrahlen durchleuchtet, um einen dahinter platzierten Film zu belichten. Dieses Verfahren ist für nahezu alle Werkstoffe geeignet.
Fehler werden durch eine Änderung der Schwärzung auf dem Film sichtbar. Je größer der Fehler, desto deutlicher hebt er sich auf dem Radiogramm ab. Bei einer Materialdicke von 22 mm ist beispielsweise eine Porosität von 2,7 mm deutlich besser zu erkennen als eine von 1,4 mm.
Für die industrielle Radiographie kommen verschiedene Geräte zum Einsatz, etwa Linearbeschleuniger, Gammagrafiegeräte oder Röntgenröhren.
Ultraschallprüfung
Bei dieser Prüfmethode werden Ultraschallwellen in das Bauteil gesendet, die an Grenzflächen und Fehlstellen reflektiert oder gestreut werden. Die Ultraschallprüfung ist bei fast allen Materialien anwendbar, allerdings wird das Verhalten der Wellen von der Werkstoffstruktur (z. B. der Ko größe) beeinflusst.
Die Wahl der Wellenfrequenz beeinflusst die Empfindlichkeit der Prüfung. Eine hohe Frequenz erhöht beispielsweise die Empfindlichkeit für kleine Fehler. Bei groben und rauen Oberflächen hingegen eignen sich niederfrequente Wellen (z. B. 2 MHz) besser.
Zerstörungsfreie Prüfung mittels Abformtechnik
Abformungen sind unsere Spezialität bei Plastiform! Bei diesem Prüfverfahren wird ein anfangs flüssiges oder pastöses Produkt auf die Oberfläche oder in das Bauteil appliziert, dessen Konformität Sie prüfen möchten. Da es sich um Zweikomponenten-Produkte handelt, härten diese nach dem Vermischen aus und erstarren.
Sobald das Material ausgehärtet ist, erhalten Sie eine perfekte Negativabformung Ihres Bauteils oder Ihrer Oberfläche. Dank der elastischen Eigenschaften des Produkts lässt sich diese anschließend einfach entnehmen.
Die Vorteile der Abformtechnik, insbesondere mit Plastiform-Produkten, liegen in ihrer Anwendbarkeit auf nahezu allen Materialien. Vor allem aber lässt sich damit eine Vielzahl von Merkmalen erfassen: die Maße, Winkel und Geometrie des Bauteils, der Oberflächenzustand, die Rauheit, das Vorhandensein von Mikrodefekten etc.
Von den fünf vorgestellten ZfP-Techniken ist die Prüfung mittels Abformung mit durchschnittlich 5 $ pro Prüfung eine der kostengünstigsten.
Zerstörungsfreie Prüfung mit Plastiform
Die zerstörungsfreie Prüfung mittels Abformung ist im Vergleich zu anderen industriellen Verfahren noch relativ jung. Nachfolgend erläute wir einige der interessantesten Vorteile, die diese Technik bietet.
Die Hauptvorteile der Technik
Ein erster wichtiger Punkt ist die Genauigkeit der Abformungen. Obwohl der Begriff „Abdruck“ im allgemeinen Sprachgebrauch vielleicht eine ungenaue Vorstellung hervorruft, zeichnen sich Plastiform-Repliken durch höchste Präzision aus. Sie bilden die Originalgeometrie mit einer Genauigkeit von bis zu 1 μm ab. Diese Präzision kommt umso mehr zum Tragen, je hochwertiger die Messgeräte sind, die Sie zur Analyse verwenden. So erzielen Sie beispielsweise mit berührungslosen Messsystemen (Profilprojektoren, Interferometer etc.) eine noch höhere Genauigkeit als mit taktilen Messgeräten.
Ein zweiter, sehr interessanter Punkt ist die Rückverfolgbarkeit, welche die Abformungen ermöglichen. Einmal entnommen, sind Plastiform-Repliken formstabil, das heißt, ihre Maße und die erfassten Merkmale bleiben auch nach Jahren unverändert. Diese Eigenschaft ermöglicht es Unte ehmen, die Nachverfolgbarkeit ihrer Prüfungen zu siche , indem sie die Abformungen zusammen mit den dazugehörigen Messprotokollen aufbewahren.
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Wie bereits erwähnt, ist die Abformtechnik ein sehr wirtschaftliches Verfahren mit Kosten von nur etwa 5 $ pro Prüfung. Dieser geringe Aufwand ermöglicht es Unte ehmen, systematische Kontrollen in ihrer Produktion durchzuführen, ohne dabei Kompromisse bei Zeit oder Budget eingehen zu müssen.
Ein entscheidender Vorteil von Abformprodukten, insbesondere von Plastiform, ist die Anwendung direkt am Bauteil, ohne dieses bewegen oder demontieren zu müssen. Wenn Sie also Fehler an Komponenten prüfen müssen, die bereits in Betrieb sind (z. B. in einem Flugzeug), ist für die Erstellung der Replik keine Demontage nötig. Diese Eigenschaft mag situationsabhängig sein, spart den betroffenen Unte ehmen aber oft enorm viel Zeit und Geld.
Kurz gesagt, die zerstörungsfreie Prüfung mittels Abformungen ist eine sehr praktische Methode, um sowohl die Konformität eines Bauteils zu überprüfen als auch seinen Verschleiß im Zeitverlauf zu messen.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Wahl einer ZfP-Methode verschiedene Faktoren zu berücksichtigen sind. Entscheidend sind die Art des gesuchten Fehlers, der Werkstoff des Prüfobjekts sowie die betrieblichen Rahmenbedingungen.
Es gibt keine pauschal beste Technik. Jedes Verfahren hat spezifische Stärken, die es für bestimmte Anwendungsfälle zur idealen Wahl machen. Der Prüfer muss entscheiden, welche Technik für seine Anforderungen am besten geeignet ist und wie sie umgesetzt wird. Daher ist es wichtig, die Situation sorgfältig zu analysieren, um die effizienteste und kostengünstigste Vorgehensweise zu finden.
