Zerstörungsfreie Prüfung
Als zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) bezeichnet man verschiedene Analysemethoden zur Prüfung von Werkstoffen, Komponenten oder Bauteilen, bei welchen das Material des Prüfstücks nicht beschädigt wird.
Inhaltsverzeichnis
Möglichkeiten der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung bei Quality Analysis
Bei Quality Analysis unterstützen wir Sie mit zerstörungsfreien Prüfverfahren und Analysemethoden wie der Industriellen Computertomographie und Röntgenprüfung sowie der Optischen Messtechnik. Zur Prüfung von Oberflächen kommt hin und wieder auch die Industrielle Messtechnik zum Einsatz. Wir passen uns an Ihre Anforderungen optimal an und nehmen die notwendigen Untersuchungen in unserem akkreditierten Labor oder bei Ihnen vor Ort vor – auch in der laufenden Produktion.
Sie wissen noch nicht, welche Analysemethode am besten zu Ihren Anforderungen passt? Kein Problem, wir beraten Sie gern. Haben Sie sich entschieden, nehmen wir die notwendigen Untersuchungen vor und fassen die Ergebnisse in einem praxisorientierten, verständlichen Prüfbericht zusammen, der Ihnen konkrete Antworten auf Ihre Fragen liefert.
Welche Arten der zerstörungsfreien Prüfung gibt es?
Zerstörungsfreie Prüfverfahren können nach verschiedenen Methoden kategorisiert werden. Am offensichtlichsten ist die Einteilung in verschiedene Messprinzipien (chemisch, elektrisch, elektromagnetisch, magnetisch, mechanisch, optisch, thermisch). Daneben ist die Dynamik ein weiterer Aspekt zur Einteilung: Wird ein elektrisches oder magnetisches Feld gemessen, handelt es sich um ein statisches Verfahren. Bei der Messung der Amplitude einer Welle spricht man hingegen von einem dynamischen Verfahren.
Röntgenprüfung und Computertomographie
Bei diesen Verfahren wird das Werkstück mit Röntgenstrahlung durchleuchtet, wobei die Auflösung im CT deutlich höher ist als in klassischen Röntgenapparaten. Mit modernen Nano-CTs lassen sich Details von ca. 0,2 µm Größe erkennen. Die Röntgeninspektion liefert zwar eine geringere Auflösung, ist wegen ihrer Schnelligkeit aber hervorragend für die Inspektion in der Serienfertigung geeignet. Die Durchstrahlungsprüfung funktioniert ebenfalls mit Röntgen- oder Gammastrahlen.
3D-Computertomographie
Die 3D-Computertomographie erlaubt einen zerstörungsfreien Blick ins Innere der Bauteile. Das prädestiniert sie zum Nachweis von Lunkern, Poren und Wandstärken. Auch eine digitale Erfassung ganzer Bauteile ist möglich. Begrenzende Faktoren für die Computertomographie sind die Dichte des Materials und die Größe des Bauteils. Materialien mit sehr hoher Dichte können von den Röntgenstrahlen nicht durchdrungen werden.
2D-Röntgeninspektion
Mit der 2D-Röntgeninspektion ist eine zerstörungsfreie Prüfung von Bauteilen auch während der laufenden Serienproduktion möglich. Hier kommt häufig die automatische Röntgeninspektion (AXI) zu Einsatz, z.B. wenn eine Echtzeit-Fehlererkennung in der Produktion von Leiterplatten oder Baugruppen mit BGA-ICs gefordert ist.
Weitere Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung
Neben den gerade geschilderten Verfahren gibt es noch eine ganze Reihe anderer Methoden, um Bauteile oder ganze Geräte zerstörungsfrei zu untersuchen. Die folgende Kurzdarstellung beschränkt sich darum auf einige ausgewählte Beispiele.
Sichtprüfung
Die Sichtprüfung oder visuelle Inspektion ist eines der ältesten Prüfverfahren. Sie kommt häufig bei der Endkontrolle von Erzeugnissen zum Einsatz. Je nach Anwendungsfall erfolgt sie mit oder ohne Hilfsmittel wie Spiegeln, Endoskopen oder Kameras. Je nach Aufgabe kann dieses scheinbar simple Verfahren höchste Anforderungen an die Sachkenntnis und Erfahrung des Prüfers stellen. Die fehlende Automatisierung macht die visuelle Prüfung jedoch sehr anfällig für menschliches Versagen, z. B. durch nachlassende Konzentration.
Ultraschallprüfung
Die Ultraschallprüfung fußt auf der unterschiedlichen Geschwindigkeit, mit der sich Schallwellen in unterschiedlichen Medien ausbreiten. An Grenzflächen werden die Wellen abgelenkt oder reflektiert. Dieses Verfahren ermöglicht die Detektion von Defekten, die äußerlich nicht sichtbar sind. Da die meisten Metalle und Legierungen für die Prüfung mit Ultraschall geeignet sind, kommt dieser Untersuchungsmethode große Bedeutung zu.
Magnetpulverprüfung
Mit der Magnetpulverprüfung können Risse in der Oberfläche von ferromagnetischen Werkstoffen nachgewiesen werden. Dazu wird im Prüfling ein Magnetfeld erzeugt und das Bauteil anschließend mit einer Flüssigkeit besprüht, in der Eisenoxidpulver o. ä. gelöst ist. Vorhandene Risse bilden ein Streufeld. Die Magnetpulverpartikel sind mit fluoreszierenden Farbpigmenten verbunden, wodurch ihre Ablagerung besonders gut zu beobachten ist.
Eindringprüfung
Zum Nachweis feiner Haarrisse bedient man sich der Eindring- bzw. Farbeindringprüfung. Dazu wird das Prüfstück mit einem Kontrastmittel mit hohem Kriechvermögen benetzt und die Oberfläche anschließend gereinigt, sodass das Farbeindringmittel nur in Kapillarrissen und Poren verbleibt. Durch einen Entwickler wird es aufgenommen und die schadhaften Stellen so sichtbar gemacht.
Wirbelstromprüfung
Die zerstörungsfreie Prüfung elektrisch leitender Werkstoffe ist auch mittels Wirbelstromprüfung möglich. Dazu werden mit einer Erregerspule Wirbelströme im Prüfstück erzeugt und die Amplitude sowie die Phasenverschiebung zum Erregersignal gemessen. Daraus lassen sich Rückschlüsse über die Gefügestruktur, die Schichtdicken und vorhandene Risse ziehen.
Was ist eine bedingt zerstörungsfreie Werkstoffprüfung?
In der Werkstoffprüfung kennt man auch die bedingt zerstörungsfreie Prüfung. Damit sind Prüfverfahren gemeint, bei denen das untersuchte Bauteil zwar oberflächlich verändert – per Definition also zerstört – wird, der Schaden jedoch so gering ist, dass er keine Auswirkung auf die weitere Verwendbarkeit hat. Das ist zum Beispiel bei zahlreichen Verfahren zur Härteprüfung der Fall.
Zusammenfassung: Zerstörungsfreie Prüfung
Bei der Anwendung eines Verfahrens aus dem Spektrum der zerstörungsfreien Prüfung erfolgt die Untersuchung und Bewertung eines Bauteils oder einer Komponente, ohne das Material zu beschädigen. Dies kann z.B. mit Hilfe von Ultraschall, durch Röntgenstrahlung, etwa durch die industrielle Computertomographie, durch Optische Messung mit Kamerasystemen und in Ausnahmefällen auch mit taktiler Messung erfolgen.
