Zerstörungsfreie Prüfung pressgehärteter Karosseriebauteile: Neues automatisiertes System vom Fraunhofer-Institut

Die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung ist ein effektives Mittel, um schnell brauchbare Aussagen über die Qualität seines Produktes bereits während des Fertigungsprozesses zu gewinnen. Mit der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) wird die Qualität eines Werkstücks getestet, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Das Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP präsentiert auf der diesjährigen automotive testing expo vom 31. Mai bis 2. Juni in Stuttgart (Halle 1, Stand 1773) ein neues, automatisiertes System zur zerstörungsfreien Prüfung ferromagnetischer Bauteile basierend auf der 3MA-Prüftechnologie.

3MA-Prüfung pressgehärteter Karosseriebauteile

3MA-Prüfung pressgehärteter Karosseriebauteile. Bild: Fraunhofer IZFP/Uwe Bellhäuser

Zur Minimierung von Fahrzeuggewicht und Kraftstoffverbrauch bei gleichzeitigem Höchstmaß an Crashsicherheit werden Verstärkungselemente der Karosserie aus höchstfesten Stählen hergestellt. Bei der Fertigung dieser Bauteile setzen Automobilhersteller und -zulieferer vermehrt auf das sogenannte Form- oder Presshärten. Ein für das Monitoring und Controlling dieses Herstellungsverfahrens geeignetes, schnelles und kostengünstiges Prüfverfahren stellt die vom Fraunhofer IZFP entwickelte zerstörungsfreie 3MA-Technik dar. »Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren hat die Qualitätsprüfung enorme Kosten zur Folge, denn dabei werden u. a. die Produkte selbst zerstört. Prozessstörungen werden überdies oft erst erkannt werden, wenn bereits in erheblichem Umfang Ausschuss entstanden ist, da nur Stichprobenprüfungen möglich sind«, erläutert Dr. Bernd Wolter, Abteilungsleiter Fertigungsintegrierte ZfP am Fraunhofer IZFP. Ein geeignetes zerstörungsfreies Prüfverfahren ist daher eine Alternative und nach entsprechenden Anpassungsprozessen langfristig auch ein Ersatz für zerstörende Verfahren.

Mit der 3MA-Prüftechnologie des Fraunhofer IZFP sind Messungen an Positionen möglich, die zerstörend nicht geprüft werden können, da beispielsweise der Platz für Messungen einfach nicht vorhanden ist (z. B. Zugstab). »Wir können eine 100 Prozent-Prüfbarkeit während laufender Produktion sicherstellen, d. h. zeitaufwändige, stichprobenartige Prüfungen werden somit hinfällig. Unsere Wissenschaftler und Ingenieure haben diese Inspektionsmethode für den Einsatz in der automobilen Großserienproduktion entwickelt und qualifiziert: Zerstörungsfrei, automatisierbar und in den Fertigungsprozess (inline) integrierbar. Ein klares Alleinstellungsmerkmal des Fraunhofer IZFP«, betont Wolter weiter.

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Die dabei eingesetzte Kombination der vier mikromagnetischen Prüfverfahren Oberwellenanalyse, Überlagerungspermeabilität, Barkhausen-Rauschen und Mehrfrequenz-Wirbelstrom ermöglicht die schnelle und einfache Ermittlung der zur Beurteilung der Qualität notwendigen mechanischen Eigenschaften wie Härte, Streckgrenze, Diffusionsschichtdicke.

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Besondere Kompetenzen hinsichtlich des ausgestellten Exponates betreffen die Überwachung und Prüfung von Fertigungsprozessen und Produkten beim Presshärten, der Ventilfederherstellung sowie der Bandstahlherstellung. Im Fokus stehen vor allem fertigungstechnische Prozesse in der Automobilindustrie, bei der Stahlerzeugung und im Maschinen- und Anlagenbau.

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