Zeit- und ressourceneffiziente Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens bei sehr hohen Lastspielzahlen mittels moderner Ultraschall-Schwingprüfsysteme

J. Tenkamp, S. Siddique, F. Walther

Fachgebiet Werkstoffprüftechnik (WPT), Technische Universität Dortmund, Baroper Str. 303, D-44227 Dortmund, www.wpt-info.de

Einleitung

Viele Bauteile des Maschinen- und Anlagenbaus werden im Betrieb schwingbeansprucht. Dabei müssen diese nicht selten 107 bis 109 oder gar 1010 Lastwechsel ertragen. War es früher Stand des Wissens, dass Werkstoffe nicht durch Ermüdung versagen, wenn die einwirkende Beanspruchung unterhalb der sog. „Dauerfestigkeit“ liegt, wurden mit neuen Methoden Ausfälle im Bereich sehr großer Lastspielzahlen (VHCF, Very High Cycle Fatigue) auch für Beanspruchungen unterhalb der „Dauerfestigkeit“ festgestellt. Dies führt zum Schluss, dass eine derartige „Grenze“ nicht existiert [1,2]. Weiterlesen

Fraunhofer-Institute entwickeln zerstörungsfreie Qualitätsprüfung für Hybridgussbauteile

© Foto Fraunhofer IFAM
Aluminium-FVK-Verbindung hergestellt im Niederdruckguss.

Im Leichtbau kommen zunehmend zukunftsweisende Hybridbauweisen aus Faserverbundwerkstoffen und Leichtmetallen zum Einsatz, welche die Vorteile beider Werkstoffgruppen im Hybridmaterial vereinigen. Die Verbindungen werden nach heutigem Stand der Technik geklebt oder genietet. Am Fraunhofer IFAM wurde in den letzten Jahren eine neuartige Fügetechnologie für verschiedene hybride Verbindungsarten im Druckguss entwickelt. Im Vergleich zu den konventionellen Verbindungstechniken bieten die Gussteile Vorteile bezüglich des Bauraums, geringerem Gewicht und galvanischer Entkopplung. Für den sicheren Einsatz der Hybridgussbauteile erforschen nun drei Institute der Fraunhofer-Gesellschaft gemeinsam Prüfkonzepte, um die industrielle Serienfertigung dieser hybriden Bauteile zu ermöglichen. Weiterlesen

Neue Wege der Kunststoffuntersuchung und -veredelung

Veredelter Griff aus Kunststoff. © K. Selsam-Geißler, Fraunhofer ISC

Veredelter Griff aus Kunststoff. © K. Selsam-Geißler, Fraunhofer ISC

Aktuell entwickelt das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC ein umweltfreundliches und vereinfachtes Veredelungsverfahren für Kunststoffbauteile ohne den Einsatz von Palladium und Chrom(VI). Für komplexe Kunststoffbauteile bietet das Institut außerdem eine neue Gerätegeneration seiner thermooptischen Messanlagen (KLIMATOM) für eine berührungs- und zerstörungsfreie Untersuchung und Optimierung insbesondere von Kunststoffmaterialverbunden und Kompositen. Weiterlesen

Kothes! Augmented Reality

Die Augmented-Documentation-App in der Anwendung.

Die Augmented-Documentation-App in der Anwendung.

Erweiterte Realität

Bei Augmented Reality handelt es sich um eine Symbiose zwischen wahrgenommener und digitaler Realität mit Echtzeit-Interaktion. Der Dienstleister für technische Kommunikation Kothes! aus Kempen; sowie die Partnerfirmen DOCUFY/Bamberg und RE´FLEKT/München entwickelten eine Augmented-Documentation-App. Weiterlesen

Bessere Qualitätskontrolle durch digitales Assistenzsystem

© Foto Fraunhofer IFF Die Honmaschine im VW-Werk in Salzgitter. Die Expertinnen und Experten vom Fraunhofer IFF in Magdeburg haben ein digitales Assistenzsystem für die Qualitätsprüfung entwickelt und es in den Produktionsprozess integriert.

© Foto Fraunhofer IFF
Die Honmaschine im VW-Werk in Salzgitter. Die Expertinnen und Experten vom Fraunhofer IFF in Magdeburg haben ein digitales Assistenzsystem für die Qualitätsprüfung entwickelt und es in den Produktionsprozess integriert.

Ist das Wissen in Unternehmen auf viele Köpfe verteilt, lassen sich Fehler frühzeitig erkennen und Ressourcen sparen. So bei einer Honmaschine des Motorenwerks von VW in Salzgitter, mit der Zylinderkurbelgehäuse bearbeitet werden: Ein digitales Assistenzsystem von Fraunhofer-Forschern erlaubt künftig deutlich mehr Mitarbeitern als bisher, die Qualität des Honprozesses sicherzustellen.

Ob in der Automobilindustrie oder in anderen Branchen – im Produktionsprozess müssen alle Abläufe einwandfrei funktionieren. Ist auch nur das kleinste Werkzeug abgenutzt, kann es passieren, dass gefertigte Teile aussortiert werden müssen. Aus Kostengründen und im Hinblick auf Ressourceneffizienz gilt es, Fehlerquellen und die damit einhergehenden Ausschüsse zu vermeiden. Diesen Anspruch hat auch Volkswagen Salzgitter. Daher soll die Prozesskontrolle von Honmaschinen optimiert werden. Weiterlesen

Auch für Hybridteile geeignet: Die neuen Computertomografen von ZEISS vereinfachen die Qualitätssicherung

ZEISSMETROTOM

ZEISS METROTOM 1500 (Quelle Bilder: ZEISS)

Auf der Control 2016 stellte ZEISS der Öffentlichkeit erstmals seine neue Generation von Computertomografen vor. Die beiden Messgeräte ZEISS METROTOM 800/225 kV und METROTOM 1500/225kV erweitern das Einsatzspektrum der nichtinvasiven Prüfung für Unternehmen.

Wie medizinische Computertomografen durchleuchten auch industriell genutzte Geräte Objekte von allen Seiten mit Röntgenstrahlen. Das Ergebnis dieses Verfahrens sind dreidimensionale Volumenmodelle der gescannten Gegenstände, die einen tiefen Blick ins Innere gewähren. Bei der Beurteilung der Volumendaten kann der Anwender auch die Materialstruktur analysieren und somit abschätzen ob Poren, Lunker oder andere Defekte im Werkstückinneren die Funktionsfähigkeit beeinträchtigen. Weiterlesen

SENSOR+TEST 2016: Forscher zeigen Sensorsysteme, die Schadstoffe in Raumluft aufspüren

Messtechniker haben an der Universität des Saarlandes Sensorsysteme entwickelt, die ein einzelnes Schadstoffmolekül unter einer Milliarde Luftmoleküle ausfindig machen können. Die kostengünstigen Systeme können etwa zum Einsatz kommen, um Gebäude automatisch zu lüften, wenn die Schadstoffkonzentration im Inneren zu hoch ist. Dabei kann zugleich der Energieverbrauch des Gebäudes halbiert werden. In mehreren Projekten entwickeln Professor Andreas Schütze und sein Team ihre Technik mit Partnern weiter, gefördert von EU und Bundesforschungsministerium. Ihre Lösungen für gute Luftqualität in Innenräumen stellen die Saarbrücker Forscher vom 10. bis 12. Mai auf der SENSOR+TEST 2016 in Nürnberg vor (Halle 5, Stand 5-441). Weiterlesen

Prozessintegrierte Qualitätssicherung für die Kunststoffverarbeitung Teil 2

Ultraschall

Eine innovative Möglichkeit, die Dispergierung von Füllstoffen direkt bei der Kunststoffaufbereitung im Prozess zu überwachen, bieten Ultraschallverfahren. Als Ultraschall (US) werden akustische Schallwellen mit Frequenzen von ca. 16 kHz bis 1 GHz bezeichnet. Prinzipiell hat eine Schallausbreitung im Compound eine frequenzabhängige Dämpfung zur Folge, die auf viskose Verluste, Streueffekte und thermoelastische Effekte zurückzuführen ist [Hoc11, Sch13].

Aktuelle Entwicklungen beschäftigen sich hierbei mit der Nutzung dieser Effekte zur Inline-Überwachung der Dispergierung während der Compoundierung. Dabei werden anhand von Ultraschallkennwerten wie der Dämpfung, die mit der Partikelgröße korreliert, oder der Schallgeschwindigkeit, welche mit dem Gehalt an Zusatzstoffen korreliert, auf die Menge und Dispergierung von Zusatzstoffen geschlossen [Sch13]. Weiterlesen

Qualitätssicherung für die Kunststoffverarbeitung, Teil 1

In der Kunststoffaufbereitung, dem sogenannten Compounding, sowie bei der formgebenden Verarbeitung durch Extrusion wird die Qualität der Produkte maßgeblich definiert. Ziel des Compounding ist es die Eigenschaften der Ausgangsmaterialien z. B. in Form optischer Effekte, UV- und Alterungsbeständigkeit oder mechanischer Kennwerte zu beeinflussen. Dazu wird das polymere Ausgangsmaterial aufgeschmolzen um Zusatzstoffe in das sogenannte Compound einbringen zu können. Vor allem die Dispergierung, respektive die Ver- und Zerteilung der Zusatzstoffe, ist dabei von großer Bedeutung. Derzeit existiert bereits ein großes Spektrum an Messmethoden für die Qualitätsüberwachung im Prozess. Im Folgenden wird ein Überblick über aktuelle Trends in der Qualitätssicherung bei der Kunststoffverarbeitung gegeben. Weiterlesen

Profiltreue Wiedergabe feinster Strukturen dank Piezotechnologie und Konfokaltechnik

von Dipl.-Physiker Gernot Hamann, Business Development Manager für Mikroskopie bei Physik Instrument (PI) und Ellen-Christine Reiff, M.A., Redaktionsbüro Stutensee

Bild 1: Die flächenhaft messenden µsurf-Systeme arbeiten in vertikaler Richtung mit Auflösungen bis zu 1 nm, lateral mit bis zu 300 nm. Hier die im Frühjahr 2014 eingeführte Produktneuheit µsurf expert. (Foto: NanoFocus)

Bild 1: Die flächenhaft messenden µsurf-Systeme arbeiten in vertikaler Richtung mit Auflösungen bis zu 1 nm, lateral mit bis zu 300 nm. Hier die im Frühjahr 2014 eingeführte Produktneuheit µsurf expert. (Foto: NanoFocus)

Bei Oberflächeninspektionen, die heute in vielen Bereichen unerlässlich sind, geht der Trend zu immer kleineren Strukturen, die es bis zu Nanometergenauigkeit abzubilden bzw. aufzulösen gilt. Optische Messverfahren als berührungslose und zerstörungsfreie Analyse- und Prüfmethoden sind für viele Anwendungen das Mittel der Wahl, da sie auf nahezu allen Materialien einsetzbar sind und sich auch für empfindliche Proben eignen. Hochgenaue konfokale Abbildungsprinzipien können die Probentopografie und Rauheitsstrukturen nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ übereinstimmend mit taktilen Messverfahren darstellen, die in vielen Industrienormen beschrieben sind. Piezobasierte Positioniersysteme leisten dazu einen nicht unerheblichen Beitrag. Weiterlesen