Forschung
Das LAwave-Messsystem ermöglicht in dieser Ausführung die schnelle und zerstörungsfreie Charakterisierung von kleinen und mittelgroßen Bauteilen. - © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS
22.04.2024

Der Klang der idealen Beschichtung

Der Klang der idealen Beschichtung

Schallwellen können auf Oberflächen Eigenschaften verraten. Parameter wie Beschichtungsqualität oder Oberflächengüte von Bauteilen lassen sich mit Laser und Sensor zerstörungsfrei analysieren. In der Forschung und in einigen Industrielaboren ist diese laserinduzierte Oberflächenwellen-Spektroskopie bereits eine erprobte Messtechnologie. Mit „LAwave“ präsentiert das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden im April 2024 auf der internationalen Qualitätssicherungs-Fachmesse „Control“ die zweite Generation eines bedienungsfreundlichen Messgeräts, das den Durchbruch in die industrielle Praxis ermöglicht.

„Diese Technologie ermöglicht es uns, Schichten und Oberflächen zerstörungsfrei, schnell und sehr genau zu untersuchen“, erklärt Projektleiter Dr. Stefan Makowski, der am Fraunhofer IWS die Gruppe für Schichtcharakterisierung leitet. „Mit LAwave gehen wir nun den Schritt zur Anwendung in der Industrie.“ Konkrete Felder finden sich beispielsweise im Automobilbau, in der Oberflächenbeschichtung und in der Mikroelektronik. So kann die Oberflächenwellen-Spektroskopie zum Beispiel Risse und Poren an thermisch gespritzten Oberflächen bewerten, ohne das Bauteil zu zerstören, wie es bei der herkömmlichen Querschliffuntersuchung üblich ist. In der Halbleiterindustrie lässt sich der Abtrag von Störschichten auf Siliziumoberflächen untersuchen. Auch für die Qualitätskontrolle von PVD-Schichten, wie beispielsweise verschleißfeste und reibungsmindernde Schichten aus diamantähnlichem Kohlenstoff auf Motorradketten und Motorenkomponenten, eignet sich die LAwave-Technologie.

Die eigens entwickelte Software mit ihrer intuitiven Benutzeroberfläche steuert die Messung und ermöglicht eine reproduzierbare und automatisierte Auswertung anhand eines definierbaren Messrezepts. - © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS
Die eigens entwickelte Software mit ihrer intuitiven Benutzeroberfläche steuert die Messung und ermöglicht eine reproduzierbare und automatisierte Auswertung anhand eines definierbaren Messrezepts. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS
Potenzial für Umwelt und Gesundheit

Großes Potenzial für den Schutz von Umwelt und Gesundheit eröffnet die LAwavegestützte Analyse von Bremsscheiben der neuesten Generationen: Die Fahrzeugindustrie geht schrittweise dazu über, die Stahlscheiben mit speziellen Schichten aus Hartmetall, Keramik oder anderen Materialien zu überziehen, um Abrieb und Korrosion zu mindern. Einerseits soll dies dafür sorgen, dass KFZ und Motorräder die immer strengeren Feinstaubgrenzwerte im EU-Raum erfüllen. Anderseits beugen die Hersteller damit einem ungewollten Folgeeffekt des Umstiegs auf Elektroantriebe vor: Elektrische Fahrzeuge setzen oft nur die Motorbremse ein, um per Rekuperation ihre Batterien wieder aufzuladen. Die herkömmlichen Radbremsen nutzen sie seltener – und diese rosten dadurch schneller. Beide Probleme lassen sich durch die erwähnten Zusatzschichten stark mindern, allerdings noch nicht zerstörungsfrei prüfen. Dabei hilft
LAwave.

Fortlaufende Entwicklung und Verbesserung

Frühe Anlagen dieser Art erforderten eine komplizierte Auswertung und wurden meist nur von spezialisierten Wissenschaftlern bedient. In den letzten 20 Jahren fanden sie vor allem für Forschungsprojekte in Universitäten und außeruniversitären Instituten ihre Anwendung. Doch seither hat das Fraunhofer IWS die Technik und Software stetig weiterentwickelt, verbessert und das Design gemeinsam mit Partnern bedienungsfreundlicher gestaltet. Dazu trug eine Kooperation zwischen dem Fraunhofer IWS und der Professur für Technisches Design an der Technischen Universität Dresden (TUD) bei.

Das Fraunhofer IWS entwickelt aktuell weitere technologische Verbesserungen, die LAwave neue Anwendungsfelder erschließen. Beispielsweise kann künstliche Intelligenz die Analysequalität noch einmal deutlich verbessern. Außerdem steht ein mobiler LAwave-Messkopf auf der Agenda. Er soll die Oberflächenanalyse innenbeschichteter Rohre oder Walzen sowie anderer besonders schwerer, großer oder komplex geformter Maschinenkomponenten ermöglichen, die sich nicht in ein Standgerät einspannen
lassen.

Zu sehen ist das aktuelle LAwave-Messgerät vom 23. bis 26. April 2024 auf der „Control“ am Stand 8201 in Halle 8 der Messe Stuttgart.

(Quelle: Presseinformation des Fraunhofer-Institits für Werkstoff- und Strahltechnik IWS)

Schlagworte

AutomobilbauLasertechnologienMikroelektronikOberflächenanalyseOberflächenanalytikOberflächenbeschichtungQualitätsprüfungQualitätssicherung

Verwandte Artikel

Der neue Produktionsprozess mit der EHLA3D-Technologie ermöglicht es, komplexe Geometrien effizient zu produzieren, mit hochfesten Materialien zu beschichten oder zu reparieren.
02.07.2024

Eine neue Dimension der Additiven Fertigung

Vom Laserauftragschweißen zur Additiven Fertigung: Ein Forschungsprojekt hat das Potenzial, die Materialverarbeitung mit EHLA3D zu revolutionieren.

Additive Fertigung EHLA EHLA3D Extremes Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen Fertigungstechnik Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen Kreislaufwirtschaft Laserauftragschweißen Lasertechnologien Luftfahrt Raumfahrt Schweißtechnik Werkzeugbau
Mehr erfahren
29.06.2024

Kunststoffe im Automobilbau: Auf dem Weg zur Kreislaufwirtschaft

Kunststoffe bleiben im Automobilbau unverzichtbar. Doch wie kann die Nutzung in Zukunft nachhaltiger werden, bis hin zu einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft? Das di...

AI Automobilbau KI Kunststoffe Leichtbau Nachhaltigkeit
Mehr erfahren
Wegweisende Lösung für Abstimmungsarbeiten: Die Laminum®-Passelemente von MARTIN bestehen aus hauchdünnen und manuell abziehbaren Folienschichten, deren Dicke sich feinstufig reduzieren lässt.
27.06.2024

Freigesetztes Optimierungspotenziale in der Baugruppen-Montage

Bei Konstruktion und Montage spielen Passscheiben eine zentrale Rolle. Mit den mehrlagigen Laminum-Elemente von MARTIN lassen sich rotierende Walzen etc. mit Genauigkeite...

Antriebstechnik Baugruppen Baugruppen-Montage Instandhaltung Konstruktion Montage Qualitätssicherung Zulieferer
Mehr erfahren
Das Aufschneiden gebrauchter oder fehlerhafter Batterien mit Hilfe von Lasertechnik ermöglicht die Skalierung des Batterie-Recycings.
24.06.2024

Batterierecycling im industriellen Maßstab

Autobauer und Batteriehersteller können jetzt gebrauchte oder fehlerhafte Batterien von E-Autos im industriellen Maßstab recyceln. TRUMPF entwickelt Lasersysteme, die Bat...

Batterierecycling Battterieproduktion E-Mobilität Kreislaufwirtschaft Laserschneiden Laserschweißen Laserstrahlschneiden Laserstrahlschweißen Lasertechnik Lasertechnologien
Mehr erfahren
17.06.2024

Erste tragbare 3D-Scanner auch für raue Umgebungen

Hexagon Manufacturing Intelligence stellt eine neue handgeführte 3D-Scantechnologie vor. Die 3D-Scanner können bequem in einer Hand gehalten werden und ermöglichen es, in...

Fertigung Inspektion Prüftechnik Qualitätssicherung Scanner
Mehr erfahren