Was ist aktive Thermografie
Ein Leitfaden zu Funktionsweise, Verfahren und Anwendungen
Die aktive Thermografie ist eine hochentwickelte Methode der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP), mit der sich innere Defekte oder strukturelle Schwachstellen in Materialien zuverlässig aufdecken lassen – ganz ohne mechanischen Eingriff. Sie ist schnell, kontaktlos und vielseitig einsetzbar.
Was ist aktive Thermografie
Grundsätzlich unterscheidet man zwei Arten der Thermografie: die passive und die aktive.
Die passive Thermografie basiert auf der Messung der natürlichen Oberflächentemperatur eines Objekts. Das bedeutet, es wird keine externe Energie zugeführt. Diese Methode eignet sich vor allem dort, wo Temperaturunterschiede von sich aus auftreten – etwa zur Erkennung von Wärmebrücken in Gebäuden oder von Hot-Spots auf elektronischen Bauteilen.
Im Gegensatz dazu steht die aktive Thermografie, bei der gezielt Energie zugeführt wird, um einen messbaren Wärmefluss im Inneren des Prüfkörpers zu erzeugen. Indem dieser Prozess mit hochauflösenden Infrarotkameras beobachtet wird, lassen sich unter der Oberfläche liegende Unregelmäßigkeiten wie Lufteinschlüsse, Risse, Delaminationen oder Klebefehler sichtbar machen. Genau hier liegt der große Vorteil: Die Methode ermöglicht Einblicke in die Tiefe – ohne das Bauteil zu beschädigen.
So funktioniert aktive Thermografie – Schritt für Schritt erklärt
Der Prozess der aktiven Thermografie lässt sich grob in vier aufeinanderfolgende Schritte gliedern:
- Thermische Anregung
Zunächst wird das zu prüfende Bauteil gezielt erwärmt. Dies kann durch einen kurzen Energieimpuls, z. B. mittels Blitzlampen, Halogenstrahlern, Lasern oder durch elektromagnetische bzw. mechanische Verfahren wie Induktion oder Ultraschall erfolgen. Ziel ist es, die Wärme kontrolliert ins Material einzubringen. - Wärmeausbreitung im Inneren
Nach der Anregung breitet sich die eingebrachte Wärme durch das Material aus. Dabei reagieren Fehlstellen, wie Risse oder Delaminationen, anders auf die thermische Energie als intakte Bereiche. Diese Unterschiede beeinflussen den lokalen Wärmefluss und erzeugen charakteristische Temperaturmuster. - Infrarotmessung und Bildaufnahme
Hochsensible Infrarotkameras erfassen die Temperaturveränderungen an der Oberfläche in Echtzeit. Diese thermischen Signale werden in Form sogenannter Thermogramme aufgezeichnet – Bildsequenzen, die den zeitlichen Verlauf der Oberflächentemperatur dokumentieren. - Datenauswertung
Im letzten Schritt erfolgt die Auswertung der gewonnenen Bilddaten. Mithilfe moderner Software und mathematischer Algorithmen werden Phasen-, Amplituden- oder Tiefenbilder berechnet, die Rückschlüsse auf Lage, Tiefe und Ausdehnung möglicher Defekte erlauben.
Varianten der aktiven Thermografie
Je nach Prüfaufgabe und Materialeigenschaft kommen unterschiedliche Verfahren der aktiven Thermografie zum Einsatz.
Ein weit verbreitetes Verfahren ist die Puls-Thermografie. Hierbei wird das Bauteil mit einem kurzen, intensiven Energiepuls angeregt. Diese Methode ist besonders gut geeignet für die schnelle Flächenprüfung bis in mehrere Millimeter Tiefe – etwa bei faserverstärkten Kunststoffen, Gussbauteilen oder Sandwichstrukturen.
Die Lock-In-Thermografie arbeitet dagegen mit einer kontinuierlich modulierten Wärmequelle. Die angeregte Temperaturschwingung erlaubt eine sehr selektive und rauschfreie Analyse, insbesondere bei metallischen Werkstoffen oder bei der Inspektion von Mikrorissen in der Elektronikfertigung.
Daneben existieren spezialisierte Verfahren wie die Induktions-Thermografie, bei der ein elektromagnetisches Wechselfeld selektiv leitfähige Bereiche erhitzt – ideal für Schweiß- und Lötnahtprüfungen. Auch Ultraschall- und Laserthermografie ermöglichen gezielte Anregungen in schwer zugänglichen Zonen oder auf komplexen Geometrien.
Vorteile der aktiven Thermografie
Die aktive Thermografie bietet eine Vielzahl an Vorteilen – sowohl im Labor als auch in der industriellen Praxis:
- Zerstörungsfrei und kontaktlos: Die Prüfung erfolgt ohne mechanischen Eingriff oder aufwändige Probenpräparation. Das ist besonders wichtig bei empfindlichen oder bereits montierten Bauteilen.
- Schnell und flächendeckend: Große Flächen lassen sich in kurzer Zeit untersuchen, was sie ideal für die Serienprüfung oder das Inline-Monitoring macht.
- Vielseitig anwendbar: Die Methode funktioniert bei einer breiten Palette an Werkstoffen – von Metallen und Keramiken bis hin zu Kunststoffen und Faserverbundmaterialien.
- Automatisierbar: Die Technologie lässt sich problemlos in Fertigungslinien oder Roboterzellen integrieren, was eine hohe Prüfgeschwindigkeit bei gleichzeitig konstanter Qualität garantiert.
Grenzen und Herausforderungen
Wie jede Prüftechnologie stößt auch die aktive Thermografie unter bestimmten Bedingungen an ihre Grenzen:
- Begrenzte Eindringtiefe: Die Tiefe, in der Defekte erkannt werden können, hängt stark vom Material, der Anregungsart und der Wärmeleitung ab.
- Einfluss der Oberfläche: Glänzende oder stark reflektierende Oberflächen – etwa bei polierten Metallen – können die Messung beeinträchtigen und erfordern gegebenenfalls eine spezielle Kalibrierung.
- Komplexe Datenanalyse: Die Interpretation der Thermogramme erfordert Erfahrung und Know-how. Moderne Auswertesoftware erleichtert diesen Schritt jedoch erheblich.
Praktische Einsatzbeispiele aus verschiedenen Branchen
Die aktive Thermografie kommt in einer Vielzahl industrieller Anwendungen zum Einsatz. In der Luft- und Raumfahrt etwa ermöglicht sie die schnelle Erkennung von Delaminationen oder Impact-Schäden an CFK-Bauteilen – ohne diese zu beschädigen. In der Automobilindustrie wird sie zur 100-%-Prüfung von Schweiß- und Klebenähten verwendet, ebenso zur Rissdetektion an Sicherheitsbauteilen.
Auch in der Elektronik- und Solarindustrie spielt sie eine wichtige Rolle: Hier dient sie dem Aufspüren von Fehlstellen in Lötverbindungen oder dem frühzeitigen Erkennen von Kurzschlüssen. Im Bauwesen wiederum werden mit Hilfe aktiver Thermografie Feuchte- und Dämmschäden identifiziert – schnell, zuverlässig und ohne Eingriff in die Bausubstanz.
Aktive Thermografie bei edevis
edevis entwickelt und liefert maßgeschneiderte Systeme zur aktiven Thermografie – von portablen Prüfkoffern für den flexiblen Einsatz bis hin zu vollautomatisierten Prüfständen für die Serienfertigung. Je nach Anwendungsfall kommen bei uns Pulse-, Lock-In-, Induktions- oder Laserthermografie zum Einsatz. Unsere modulare Hard- und Softwarearchitektur erlaubt eine nahtlose Integration in bestehende Prüfprozesse – sowohl im Labor als auch in der Produktion.
Wenn Sie mehr über unsere Lösungen erfahren möchten, besuchen Sie unsere Produktübersicht oder sprechen Sie direkt mit uns. Gemeinsam finden wir das passende System für Ihre Prüfanforderung.
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