Messtechnik Defekte hören

Bei akustischen Verfahren zur Qualitätssicherung handelt es sich um zerstörungsfreie, vergleichende Methoden. In allen Fällen wird die Qualität des zu prüfenden Bauteils oder Prozesses aufgrund seiner

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Bei akustischen Verfahren zur Qualitätssicherung handelt es sich um zerstörungsfreie, vergleichende Methoden. In allen Fällen wird die Qualität des zu prüfenden Bauteils oder Prozesses aufgrund seiner akus-tischen Eigenschaften beurteilt. Dafür ist es erforderlich, Referenzwerte zu ermitteln. Dies kann durch einen Mustervergleich erfolgen, bei dem Prüfobjekte mit bekannten Eigenschaften untersucht und die ermittelten Werte als „Gutwerte“ hinterlegt werden. Eine statistische Betrachtung ist ebenfalls möglich — von 1000 getesteten Teilen klingen 995 gleich, fünf haben einen anderen Klang. Dies lässt darauf schließen, dass die fünf anders klingenden Teile fehlerhaft sind.

Geräuschprüfung fürBauteile und Komponenten

Die Geräuschprüfung eignet sich für Bauteile und Komponenten, die im Betrieb Schwingungen und damit Geräusche verursachen, beispielsweise Motoren und Getriebe. Die Geräusche werden mit Luftschallsensoren (Mikrofon) oder Körperschallsensoren wie Beschleunigungsaufnehmer oder Laservibrometern erfasst. Ein häufiger Einsatzbereich ist die Kontrolle der Unwucht eines Elektromotors: Der Motor regt das Gehäuse mit der Frequenz seiner Drehzahl zu Schwingungen an. Je größer die Unwucht, umso mehr wird die Frequenz angeregt. Diese kann in einem begrenzten Frequenzband gemessen und bewertet werden. Auf diese Weise lässt sich aus einer Vielzahl von Frequenzkomponenten auf bestimmte Fehlerursachen oder sogar fehlerhafte Bauteile schließen. Um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten, ist eine Prüfung unter möglichst realistischen Einsatzbedingungen erforderlich.

Die Möglichkeiten der akustischen Geräusch- und Funktionsprüfung nutzt außer der Automobilindustrie die Hausgeräteindustrie, die Haustechnik bei der Überprüfung von Tür-, Tor-, Jalousie- und Markisenantrieben, die Medizintechnik und verschiedene andere Branchen.

Qualitätskriterium in der akustischen Materialprüfung ist der „Klang“ eines Körpers: Nach der impulshaften Anregung durch einen Schlag schwingt ein Körper in seinen Resonanzfrequenzen. Aus den Resonanzfrequenzen lassen sich werkstücksspezifische akustische Kennwerte berechnen. Diese Effekte nutzt die Resonanzanalyse, auch Klangprüfung oder Klangprobe genannt, um die Beschaffenheit eines Werkstücks auf Risse, Gefügestruktur, Dickenschwankungen und Überfaltungen zu untersuchen. Als volumenorientiertes Prüfverfahren ermöglicht die Klangprobe dabei Aussagen über den Zustand des kompletten Werkstücks wie beispielsweise Keramik-, Guss-, Hydroforming-, Stanz- oder Schmiedeteile, aber auch Tonziegel. Das Prüfobjekt wird dafür reproduzierbar „angeschlagen“ und der „Klang“ mit einem Luft- oder Körperschallsensor aufgenommen. Die Beurteilung erfolgt objektiv durch den Vergleich mit hinterlegten Kennwerten sekundenschnell, zerstörungsfrei und ohne Umweltbelastung. Die akustische Materialprüfung bietet dadurch nicht nur die Möglichkeit der 100%-Kontrolle im Fertigungstakt, sondern ersetzt teilweise auch aufwändige Verfahren wie die Röntgenanalyse, Ultraschall-, Wirbelstrom- und magnetische Rissprüfung.

Das Prüfen von Verbindungengewinnt an Bedeutung

Ein Bereich, der in Zukunft wahrscheinlich noch an Bedeutung gewinnen wird, ist das Prüfen von Verbindungen. Mit der akustischen Prüftechnik kann die Güte einer Löt-, Reibschweiß- oder auch Laserschweißverbindung ermittelt werden. Einer guten Verbindung lässt sich ein bestimmtes Schwingungsverhalten des gesamten Bauteils zuordnen. Eindeutig wie mit einem „Fingerabdruck“, kann man über die Resonanzfrequenzen die Qualität der Verbindung feststellen. Damit kann die Haltbarkeit der Verbindung auf die zu erwartende Belastung abgestimmt werden. Ist ein Bauteil oder eine Komponente keinen starken Belastungen ausgesetzt, kann über eine angepasste Verbindungsgüte Gewicht gespart werden.

Die akustische Maschinen- und Prozessüberwachung verwendet Geräusche und Schwingungen, um den richtigen Ablauf eines Bearbeitungs-, Montage- oder Füllprozesses zu kontrollieren. Auch bei diesen Anwendungen, beispielsweise dem Einspringen von Reifen in die Felge beim Befüllen mit Luft, dem Einrasten von Steckern bei der Montage oder der einwandfreien Funktion einer Maschine durch berührungslose Drehzahlmessung, wird mit Luft- und Körperschallsensoren gearbeitet. Fehler beim Bearbeiten von Materialien wie Schleifbrand oder ein Bohrerbruch lassen sich mit akustischer Mess- und Prüftechnik ebenfalls feststellen. Das automatische Überwachen von Lagern und Pumpen an Maschinen und Produktionsanlagen ist ein weiteres Einsatzgebiete.

Die Bedeutung der Akustik wird durch weiter steigende Qualitätsanforderungen noch zunehmen. Wesentliches Kriterium für den erfolgreichen Einsatz ist die exakte Abstimmung des Kontrollsystems auf die Anwendung. MM

Weitere Informationen: RTE Akustik + Prüftechnik GmbH, 76327 Pfinztal, Tel. (07 21) 9 46 50-0, info@rte.de

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