SKZ: Passive Thermographie als zerstörungsfreies Prüfverfahren für Schweißnähte

Wärmebildaufnahmen der Fügenaht beim Ultraschallschweißen von PP-DVS-Prüfkörpern mit definiert eingebrachten Fehlern (Aufnahmen nach 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 bzw. 1,0 s)

Im Oktober 2012 startete am Kunststoff-Zentrum (SKZ) in Würzburg ein Forschungsvorhaben im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF), das sich mit der Einsatzmöglichkeit der passiven Thermographie als zerstörungsfreies Prüfverfahren und Qualitätssicherung von thermisch gefügten Bauteilen befasst.

Der nach wie vor enorme Handlungsbedarf beim Thema „Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) von Kunststofferzeugnissen“ veranlasste das SKZ Forschungen im Bereich der passiven Thermographie zu intensivieren. Neben weiteren zerstörungsfreien Prüfmethoden, wie z.B. Ultraschall (US), Terahertz (THz) oder Computertomographie (CT), erarbeitet sich hiermit das SKZ ein vielversprechendes Spezialgebiet. Bei der eingesetzten Methode handelt es sich um die passive Thermographie, wobei mithilfe von Wärmebildkameras die Temperaturverteilung an geschweißten Kunststofferzeugnissen während des Fügens und beim Abkühlen untersucht wird. Für diese Untersuchungen werden keine externen Anregungsquellen verwendet, vielmehr werden die durch das Kunststofffügen entstandenen Wärmezonen im Bauteil genutzt. Es werden vorerst die industriellen Schweißverfahren der Serienfertigung wie zum Beispiel das Heizelementstumpfschweißen, das Infrarotschweißen, das Ultraschallschweißen und das Reibschweißen ausgiebig untersucht. Prinzipiell sind aber auch weitere Fügeprozesse, wie z.B. das Laserschweißen oder das Kleben mit reaktiven Klebstoffen, denkbar. Abweichungen im Fügeprozess von der optimalen Temperaturverteilung im Bauteil sollen in Zukunft mithilfe der rechnerunterstützten Auswertung von Wärmebildaufnahmen bereits während des Prozesses detektierbar sein und somit eine weitere Produktüberprüfung neben der zerstörenden Prüfung ermöglichen. Das hohe Potential dieser Prüfmethode ergibt sich aus der Möglichkeit der schnellen, berührungslosen Fehlerdetektion während des Prozesses.

Unterstützt wird das SKZ bei seinen Untersuchungen durch zahlreiche Unternehmen der Kunststoff-Branche. Der entsprechende projektbegleitende Ausschuss umfasst 12 Industrievertreter und setzt sich u.a. aus Herstellern von Materialien, Schweißmaschinen, Wärmebildkameras und Kunststoffprodukten zusammen. Dadurch sollen die Industrienähe der wissenschaftlichen Untersuchungen sowie die reibungslose Umsetzung der Forschungsergebnisse sichergestellt werden. Die geplante Projektlaufzeit beträgt 24 Monate, sodass die finalen Resultate im Herbst 2014 erwartet werden.

Das IGF-Vorhaben (17091 N) der Forschungsvereinigung Kunststoff-Zentrum wird über die Arbeitsgemeinschaft industrielle Forschung (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Weitere Informationen:
Dr. Benjamin Baudrit
Tel. 0931 / 4104-180
b.baudrit@skz.de

M.Eng. Sebastian Horlemann
Tel. 0931 / 4104-682
s.horlemann@skz.de

Weitere Informationen: www.skz.de

SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, Würzburg

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