CrackInspect

Projektkontext

Beim Fertigen von Bauteilen können Risse auftreten, z. B. beim Schmieden, Gießen oder Umformen. Die Erkennung solcher Risse soll möglichst früh in der Wertschöpfungskette erfolgen, um Kosten und Ressourcen zu sparen. Gleichzeitig sind nicht alle Risse für die Belastung relevant. Eine spezifische Sortierung reduziert daher den Ausschuss weiter.

Projektbeschreibung

Das Fraunhofer IPM entwickelte Prüfkugeln, die Bauteile von allen Seiten gleichzeitig im Sekundentakt auf Oberflächen- und Geometriefehler prüfen können. Im freien Fall durch die Prüfkugel lassen sich Bauteile von allen Seiten fotografieren. Unter Einsatz verschiedener Lichtwellenlängen wird eine Vielzahl von Aufnahmen gemacht, die zur Risserkennung analysiert werden.

Zudem wurde eine Software zur Analyse und Auswertung der gewonnenen Bildaufnahmen entwickelt. Diese wandelt die Aufnahmen in Modelle um und führt Spannungs- und Bruchmechanische Analysen durch, um zu erkennen für welche Anwendungen die beschädigten Bauteile noch nutzbar sind.

Projektergebnisse

Im Projekt wurde die Oberflächenprüfung um eine Prüfung auf mikroskopisch kleiner Risse erweitert. Die Kamerabilder werden mit dem Soll-CAD verglichen, auf Risse analysiert und ortspezifisch bewertet. Damit lassen sich alle typischen Prüfaufgaben im Produktionstakt automatisieren. Für die Rissprüfung kommt ein Fluxmittel zum Einsatz, das unter UV-Einstrahlung leuchtet und die Risse so sichtbar macht. Im Projekt wurde die Technologie mit bis zu 20 cm großen Metallteilen getestet. Die Funktionsweise eignet sich aber auch zur Rissdetektion in anderen Materialien.

Durch eine Weiterentwicklung der Software IWM VERB wurde die Möglichkeit geschaffen, eine automatisierte Zulässigkeitsbewertung von Oberflächenrissen durchzuführen. Die Voraussetzung dafür ist die Kenntnis der mechanischen Spannungen im zu bewertenden Bauteil, die mittels Finite-Elemente-Analysen unter Verwendung eines CAD-Bauteilmodells vorab ermittelt werden. Die anschließende bruchmechanische Bewertung erfolgt entweder mit Hilfe einer Schnittstelle oder durch den Zugriff des Finite-Elemente-Solvers auf die Berechnungsmodule von IWM VERB. Als Ergebnisse der Berechnungen können die zulässige oder kritische Risslänge an verschiedenen Positionen im Bauteil oder entsprechende Restlebensdauern ausgegeben werden.

Weiterverwertung der Projektergebnisse

Durch Testen der Bauteile mittels der entwickelten Soft- und Hardware können defekte Bauteile frühzeitig erkannt und belastungsspezifisch aussortiert werden. Zudem kann bereits bei der Produktentwicklung auf eine hohe Lebensdauer geachtet werden.

Die Projektergebnisse werden in weiterführenden Projekten verwendet und weiterentwickelt. Hierfür wurden mit knapp 20 Unternehmen bereits Verträge geschlossen, weitere sind in Aussicht. Auch öffentliche Projektanträge zur Weiterentwicklung wurden bereits bewilligt (ORKa3D, WESCAPRO) oder zur Bewilligung eingereicht (FlexProKom).

Ergebnis des Projekts waren das oben genannte Patent und mehrere Softwarelizenzen. Erreicht wurde ein technical readiness level (TRL) von 7.