Die Digitale Bildkorrelation (DIC) ist eine fortschrittliche berührungslose Messtechnik, die zur Bestimmung ingenieurstechnischer Kennwerte wie Dehnungen, Verschiebungen und Verformungen eingesetzt wird. Bei diesem Verfahren werden hochauflösende Kameras verwendet, um die Oberfläche eines Materials oder einer Struktur während der Belastung zu überwachen. Durch digitale Bildverarbeitung werden Pixelverschiebungen zwischen einer Referenzaufnahme und belasteten Zuständen analysiert, um die örtlichen Dehnungen und Verschiebungen präzise zu messen. Ingenieurstechnische Kennwerte, die durch DIC bestimmt werden können, umfassen:

• Dehnungen: Sowohl in-plane als auch out-of-plane Dehnungen können gemessen werden, was zur Analyse des Materialverhaltens unter Belastung wichtig ist.
• Verschiebungen: Die dreidimensionale Verfolgung von Verschiebungsfeldern bietet detaillierte Informationen über die Verformungscharakteristik von Objekten.
• Bruchmechanische Parameter: DIC kann Rissöffnungsverschiebungen und -wachstum verfolgen, entscheidend für die Bruchzähigkeitsanalyse.
• Schwingungsmoden: Bei dynamischen Belastungsanalysen ermöglicht DIC die Visualisierung von Schwingungsformen und Eigenfrequenzen.

Prüfmaschinen: GOM Aramis 3D Camera

Die Akustische Emissionsmessung (AE) ist eine Methode zur Überwachung und Analyse von Materialien und Strukturen durch die Detektion von hochfrequenten elastischen Wellen, die durch schnelle Freisetzungen von Energie aufgrund von Rissen, plastischen Verformungen oder anderen Defekten entstehen. Diese Technik wird häufig in der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) eingesetzt, um ingenieurstechnische Kennwerte zu bestimmen und den Zustand von Bauteilen zu überwachen. Zu den wichtigsten Parametern, die durch AE bestimmt werden können, gehören:

• Rissbildung und Wachstum: AE kann die Entstehung und Ausbreitung von Rissen in Echtzeit detektieren, was entscheidend für die Beurteilung der strukturellen Integrität ist.
• Deformationen: Die Methode ermöglicht die Überwachung plastischer Verformungen, indem sie die akustischen Signale analysiert, die bei plastischen Fließprozessen entstehen.
• Materialermüdung: AE kann frühe Anzeichen von Materialermüdung erkennen, indem es die Emissionen analysiert, die durch zyklische Belastungen hervorgerufen werden.
• Leckagen: AE ist auch wirksam zur Detektion von Leckagen in Druckbehältern und Rohrleitungen.

Prüfmaschinen: Physical Acoustics Micro-II

Die Thermografie ist eine berührungslose Analysemethode, die auf der Erfassung von Infrarotstrahlung basiert, um Temperaturverteilungen auf der Oberfläche von Objekten sichtbar zu machen. In der Ingenieurtechnik wird sie vielfach zur Bestimmung von Kennwerten und zur Überwachung von Strukturen eingesetzt. Wichtige Anwendungen der Thermografie umfassen:

• Identifikation von Wärmeverlusten: In Bauwerken und industriellen Systemen wird die Thermografie genutzt, um Wärmebrücken, Isolationsmängel und Energieverluste zu identifizieren.
• Materialuntersuchungen: In der Materialprüfung erlaubt die Thermografie die Detektion von Verwerfungen, Delaminationen und inneren Defekten, indem Temperaturunterschiede, die durch solche Defekte verursacht werden, sichtbar gemacht werden.
• Überwachung mechanischer Systeme: Überhitzung ist ein häufiges Anzeichen für mechanische Probleme. Die Thermografie hilft dabei, Lagerzustände, elektrische Verbindungen und Maschinenverschleiß zu überwachen.
• Spannungs- und Ermüdungsanalysen: Veränderungen in der Temperaturverteilung unter Last können auf die mechanischen Spannungen und Ermüdungszustände in einem Material oder einer Struktur hinweisen.
• Prüfung von Beschichtungen: Ungleichmäßigkeiten in der thermischen Reaktion von beschichteten Oberflächen können auf Defizite in der Beschichtungsqualität hindeuten.
• Temperaturleitfähigkeit: Durch die örtliche Auflösung des Temperaturverhaltens eines Materials über die Zeit lässt sich Rückschlüsse auf die Temperaturleitfähigkeit ziehen.

Prüfmaschinen: Infrarotkamera FLIR A640

Die Ultraschallprüfung ist ein weit verbreitetes zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Untersuchung von Kunststoffen und Verbundwerkstoffen. Durch die Verwendung von hochfrequenten Schallwellen ermöglicht diese Technik die Bestimmung verschiedener ingenieurstechnischer Kennwerte und die Detektion von Unregelmäßigkeiten innerhalb der Materialien. Wichtige Anwendungen umfassen:

• Detektion von Defekten: Ultraschall kann innere Defekte wie Risse, Delaminationen, Einschlüsse und Porositäten in Kunststoffen und Verbundwerkstoffen aufspüren, indem Reflexionen oder Geschwindigkeitsänderungen der Wellen ausgewertet werden.
•  Dickenmessung: Die Wandstärke von Bauteilen kann mithilfe der Laufzeit der Ultraschallwellen durch das Material präzise gemessen werden.
• Materialhomogenität: Die Gleichmäßigkeit von Materialien und deren Dichteverteilung können anhand der Ultraschallgeschwindigkeit und -dämpfung untersucht werden.
• Faserorientierung in Verbundwerkstoffen: Die Ausrichtung und Verteilung von Fasern in Verbundmaterialien kann teilweise durch die Anisotropie in der Schallausbreitung analysiert werden.

Prüfmaschinen: Hillger Wassergekoppelter Ultraschall, USPC 3010

Die Röntgendurchstrahlung ist eine leistungsfähige zerstörungsfreie Prüftechnik zur Untersuchung von Kunststoffen und Verbundwerkstoffen. Sie nutzt Röntgenstrahlen, um die innere Struktur von Materialien abzubilden, und ermöglicht die Erfassung verschiedener ingenieurstechnischer Kennwerte. Wichtige Anwendungen der Röntgendurchstrahlung umfassen:

• Defekterkennung: Röntgenstrahlung kann innere Defekte wie Hohlräume, Risse, Einschlüsse und Delaminationen sichtbar machen, die mit bloßem Auge nicht erkennbar sind.
• Porositätsbestimmung: Die Technik ermöglicht die Ermittlung der Porosität und Dichteverteilung in Materialien, was für die mechanischen Eigenschaften entscheidend ist.
• Analyse der Faserausrichtung: In Verbundwerkstoffen kann die Ausrichtung von Fasern und Schichten untersucht werden, was Aufschluss über die strukturelle Integrität und das mechanische Verhalten gibt.

Die lichtmikroskopische 3D-Oberflächenanalyse ist eine nicht-invasive Methode zur Untersuchung der Oberflächenstruktur von Kunststoffen und Verbundwerkstoffen. Durch den Einsatz moderner Mikroskopietechniken, wie der konfokalen oder interferometrischen Mikroskopie, können detaillierte dreidimensionale Oberflächenbilder erstellt werden. Diese ermöglichen die Bestimmung verschiedener ingenieurstechnischer Kennwerte:

Oberflächenrauheit: Die mikroskopische Analyse erlaubt eine genaue Quantifizierung der Rauheit und Topografie einer Oberfläche, die für Reibungsverhalten und Haftungseigenschaften wichtig ist.

Verschleißanalyse: Durch die Untersuchung der Oberflächenstruktur und -veränderungen können Verschleißmechanismen und Abnutzungseffekte charakterisiert werden.

Schadensanalyse: Oberflächendefekte wie Kratzer, Risse oder Materialabtrag lassen sich detailliert erfassen, um deren Ursache und Ausmaß zu verstehen.

Schichtdickenmessung: Bei beschichteten Werkstoffen kann die Schichtdicke und -gleichmäßigkeit gemessen werden, was entscheidend für die Beurteilung der Beschichtungsqualität ist.

Texturanalyse: Die Analyse der Textur- und Musterbildung auf einer Oberfläche kann Erkenntnisse über Herstellungsprozesse und Materialverhalten liefern.

Prüfmaschinen: Digitalmikroskop Keyence VHX 6000