Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP), Non-Destructive Evaluation (NDE), Non-Destructive Testing (NDT) oder Ensayos No Destructivos (END) bezeichnet verschiedene Verfahren um Objekte zu prüfen ohne dabei die Funktionalität zu beeinträchtigen (also ohne diese bei der Prüfung zu beschädigen oder zu zerstören - im Gegensatz zur normalen zerstörenden Werkstoffprüfung). Dadurch ist eine Prüfung eines jeden Bauteils vor der Inbetriebnahme oder auch im Service möglich. Einige der Verfahren sind aus der medizinischen Diagnostik bekannt.

Bei der zerstörungsfreien Prüfung kann zwischen Volumenprüfverfahren und Oberflächenprüfverfahren unterscheiden werden. Oberflächenverfahren dienen zur Detektion von Ungänzen an der Oberfläche oder in Oberflächennähe und Volumenprüfverfahren zur Detektion von Ungänzen im gesamten Volumen (wobei die Volumenprüfverfahren meist an der Oberfläche "blind" sind). Bei allen Verfahren werden verschiedene physikalische Effekte (beispielsweise elastische, elektromagnetische oder "thermische" Wellen) bei verschiedenen Wellenlängen ausgenutzt.

Die zerstörungsfreien Prüfverfahren sind der Schlüssel für wegbereitende neue Technologien, wie 

Im Folgenden die üblichsten Verfahren:

Ultraschallprüfung (UT): Im Allgemeinen ein Volumenprüfverfahren bei dem über einen Prüfkopf eine elastische Welle in das zu prüfende Objekt eingebracht wird. An akustischen Impedanzübergängen wird die Welle reflektiert, gebeugt oder anderweitig verändert was mit einem Prüfkopf detektiert werden kann (dies kann der sendende Prüfkopf sein). Es gibt auch andere Anregungsformen für die elastische Welle - z.B. Laser oder EMATs (Electromagnetic Acoustic Transducers) - und andere Detektionsmöglichkeiten, wie Vibrometer. Üblicherweise wird bei der Ultraschallprüfung mit kurzen Sendeimpulsen gearbeitet. Durch Prüfköpfe mit mehreren sendenden und/oder empfangenden Elementen, sogenannte Phased-Array Prüfköpfe, lässt sich das Schallbündel elektronisch schwenken, fokussieren und verschieben. Die Ultraschallprüfung eignet sich gut für die Automatisierung. Durch Rekonstruktion (SAFT: Synthetic Aperture Focusing Technique oder TFM: Total Focusing Method) lässt sich ähnlich zur Computertomographie in der Durchstrahlungsprüfung ein 3-Dimensionelles Bild des Volumens ermitteln.

Durchstrahlungsprüfung (RT): Das zweite Volumenprüfverfahren bei dem Röntgen oder Gamma Strahlen (also elektromagnetische Wellen) das Objekt durchdringen. Abschattungen durch unterschiedliche Materialien im Objekt können mittels eines Films oder digitalen Detektors sichtbar gemacht werden. Genauso wie in der Medizintechnik kann schließlich durch ein mathematisches Verfahren, das Aufnahmen aus verschiedenen Blickwinkeln verrechnet, eine Computertomographie (CT) erstellt werden.

Visuelle Prüfung (VT): Das Oberflächenprüfverfahren das parallel zu jedem anderen Verfahren durchgeführt werden sollte ist die visuelle Prüfung. Also einfach einmal sich das zu prüfende Objekt "anschauen". Dabei sollten, wenn nötig, Spiegel, Vergrößerungsgläser, Mikroskope und ähnliches verwendet werden. Durch Photogrammmetrie, bei der üblicherweise Fotos aus verschiedenen Blickwinkeln miteinander verrechnet werden kann die 3D-Oberflächenform ermittelt werden. Außerdem ist die Photogrammmetrie ein gutes Mittel zur Dokumentation einer visuellen Prüfung oder einer Eindringprüfung.

Eindringprüfung (PT): Zur Detektion von Rissen (an der Oberfläche) eignet sich die visuelle Prüfung nur schlecht da Risse oft nicht zu sehen sind. Bei der Eindringprüfung wird der Kapilareffekt von Rissen ausgenützt. Dieser führt dazu, dass eine Flüssigkeit (eine Farbe) die auf die Oberfläche aufgebracht wird in die Risse eindringt. Durch einen Entwickler werden die Risse dann sichtbar gemacht.

Streuflussprüfung (MT): Die Streuflussprüfung ist ein weiteres Oberflächen-Riss-Detektionsverfahren - allerdings nur für ferromagnetische Objekte. Für diese ist es i.A. deutlich sensitiver als die Eindringprüfung. Bei der Streuflussprüfung wird der Effekt ausgenützt, dass die Magnetfeldlinien durch Risse "verbogen" werden und aus dem zu untersuchenden Objekt austreten. Das Magnetfeld wird entweder über Handjoche bzw. induktive Kontaktierung in das Objekt eingebracht (Felddurchflutung) oder direkt im Objekt durch Strom erzeugt (Stromdurchflutung), wobei der Strom durch galvanische Kontaktierung des Bauteils in das Objekt eingebracht wird. Der Effekt von Rissen auf das Magnetfeld kann durch sogenanntes Magnetpulver (als Pulver oder in Suspension) oder durch Wirbelstromsensoren detektiert werden.

Wirbelstromprüfung (ET): Ein Verfahren bei über eine Spule induktiv im zu untersuchenden (leitfähigen) Objekt ein Wirbelstrom an der Oberfläche erzeugt wird. In der Tiefe nimmt der Wechselstrom durch den Skin-Effekt exponentiell ab. Durch den Wirbelstrom im Objekt wird in einer Empfängerspule (diese kann die gleiche wie die Senderspule sein) ein Strom induziert. Aus dem Vergleich der Amplitude und Phasenlage zwischen sendender und empfangender Spule kann auf verschiedene Effekte im Objekt geschlossen werden - z.B. Leitfähigkeit, Abstand vom Objekt, Risse, magnetische Permeabilität. Ähnlich wie bei der Ultraschallprüfung können auch hier mehrere Spulen parallel angesprochen werden (Phased-Array) und auch dieses Verfahren eignet sich sehr gut zur Automatisierung.

Thermographie (TT): Bei der passiven Thermographie wird üblicherweise die Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) eines Objektes mittels einer speziellen Kamera sichtbar gemacht. Alleine dadurch kann man schon viel über das Objekt (im Betrieb) lernen. Durch eine aktive Anregung wird die Thermographie aber zu einem der vielseitigsten zerstörungsfreien Prüfverfahren. Dies kann per Strom (Induktions-/Wirbelstrom- oder Konduktionsthermographie), Licht (Blitz-/Impuls- und Laserthermographie), akustischen Wellen (akustische Thermographie) oder Wärme (Heissluftthermographie) erfolgen. Je nach Anregungsart eignet sich das Verfahren damit zur Detektion von (oberflächennahen) Rissen, zur Detektion von Delaminationen oder zur Wanddickenbestimmung. Zur Signalverarbeitung werden häufig die Puls-Phasen-Auswertung oder auch Lock-In verwendet.

 

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