Laser Thermografie
Ein Laserstrahl erwärmt gezielt eine Stelle auf dem Prüfobjekt. Durch die entstehende Wärmeausbreitung lassen sich feinste Oberflächen- und Substrukturanomalien sichtbar machen, besonders geeignet für Metalle und Beschichtungen.
Was ist Laser- Thermografie?
Bei der Laser-Thermografie wird die Oberfläche eines Bauteils gezielt mit gebündelter Laserstrahlung erwärmt. Diese punktuelle Wärme breitet sich ins Materialinnere aus. Treffen die thermischen Wellen auf Fehlerstellen – etwa Risse, Poren oder Delaminationen – wird der Wärmefluss gestört.Diese thermischen Reaktionen an der Oberfläche werden mit einer Infrarotkamera aufgezeichnet. Die Daten werden anschließend softwaregestützt ausgewertet, z. B. mit Hilfe der Fourier-Analyse. Dadurch entstehen Phasen- und Amplitudenbilder, aus denen sich Tiefe, Lage und Ausdehnung von Fehlern ablesen lassen – berührungslos, zerstörungsfrei und mit hoher Aussagekraft.
Vorteile
Zerstörungsfrei & kontaktlos
Sehr hohe Empfindlichkeit (auch bei tiefen oder kleinen Fehlern)
Exakt steuerbarer Energieeintrag
Flexibel einsetzbar: Einzelprüfung oder Serienlinie
Kombinierbar mit Scannern, Robotern, Achssystemen
Anwendungen
Riss- und Delaminationsprüfung bei Metallen, CFK/GFK & Hybridmaterialien
Analyse von Schweißnähten, Füge- und Siegelverbindungen
Erkennung von Schleifbrand & Härtezonen, Messung von Einhärtetiefe
Inline-Prüfung in Serie (z. B. Verpackung, Medizintechnik, CFK-Entschichtung)
Materialcharakterisierung & Reparaturbegleitung, auch bei beschichteten oder historischen Werkstoffen
Aufbau der Prüfung – Bewegung & Anregung
Das Verfahren kombiniert zwei Aspekte:
1. Bewegungsmodus
Bleiben Laser und Bauteil stationär oder wird der Laser über die Oberfläche geführt?
2. Anregungsart
Wie wird Wärme eingebracht? (Pulsed / Lock-in / Step)
1. Bewegung wählen
Im Static Mode bleibt das Prüfobjekt an Ort und Stelle – ebenso der Laser. Das ermöglicht eine sehr stabile Anregungsumgebung mit maximaler Signalqualität. In dieser Konfiguration lassen sich alle drei thermischen Anregungsarten realisieren: Pulsed, Lock-in und Step. Jede davon hat ihre spezifischen Vorteile – je nach Art des Defekts, Materialverhalten oder Prüfziel.
2. Anregung wählen
Bei der Pulsed-Anregung wird ein kurzer, sehr intensiver Laserimpuls eingesetzt, der für eine schlagartige Erwärmung an der Oberfläche sorgt. Diese Temperaturspitze erzeugt eine Wärmewelle, die sich in das Material hinein ausbreitet.
Sobald diese thermische Welle auf Fehlstellen wie Lunker, Einschlüsse oder Delaminationen trifft, verändert sich der Temperaturverlauf – es entsteht ein thermischer Kontrast an der Oberfläche. Die Infrarotkamera erfasst diesen Verlauf in Echtzeit.
Stärken:
-Sehr schnelle Prüfdauer (oft < 1 Sekunde)
-Ideal zur Detektion von tief liegenden Defekten
-Keine Bewegung nötig → ideal für empfindliche oder kleine Teile
-Sehr gut kombinierbar mit Phasenbild-Auswertung
-Sehr schnelle Prüfdauer (oft < 1 Sekunde)
-Ideal zur Detektion von tief liegenden Defekten
-Keine Bewegung nötig → ideal für empfindliche oder kleine Teile
-Sehr gut kombinierbar mit Phasenbild-Auswertung
Typische Anwendungen:
-Gussfehler, Lunker, Porositäten
-Delaminationen in CFK oder Klebeverbindungen
-Bauteile mit unbekannter Fehlerlage
-Gussfehler, Lunker, Porositäten
-Delaminationen in CFK oder Klebeverbindungen
-Bauteile mit unbekannter Fehlerlage
Die Lock-in-Thermografie basiert auf einer periodisch modulierten Wärmeanregung: Der Laser wird mit einer sinusförmigen Leistungskurve betrieben – typischerweise im Bereich von wenigen Hz. So entsteht ein konstanter, oszillierender Wärmefluss im Bauteil.
❗
Lock-in kann auch mit Laserstrahlung umgesetzt werden – allerdings ist dies technisch aufwendiger. In der Praxis wird Lock-in-Thermografie überwiegend mit Halogen- oder IR-Strahlern durchgeführt. Laserbasierte Lock-in-Systeme sind eher im Forschungsumfeld verbreitet.
Während dieser Modulation zeichnet die Infrarotkamera eine vollständige Bildsequenz auf. Mittels Fourier-Analysewerden daraus Phasen- und Amplitudenbilder errechnet.Das Phasenbild ist besonders robust gegen Oberflächenreflexionen, ungleichmäßige Anregung oder Emissionsunterschiede.
Stärken:
-Höchste Fehlerempfindlichkeit
-Reproduzierbare Auswertung durch Phasenbild
-Ideal für Materialvergleich oder Serienprüfungen
-Funktioniert auch bei sehr feinen oder tiefen Defekten
-Höchste Fehlerempfindlichkeit
-Reproduzierbare Auswertung durch Phasenbild
-Ideal für Materialvergleich oder Serienprüfungen
-Funktioniert auch bei sehr feinen oder tiefen Defekten
Typische Anwendungen:
-Mikrorisse, feine Delaminationen
-CFK, Keramik, dünne Beschichtungen
-Vergleichende Werkstoffanalysen
-Mikrorisse, feine Delaminationen
-CFK, Keramik, dünne Beschichtungen
-Vergleichende Werkstoffanalysen
Bei der Step-Anregung wird das Material über eine definierte Zeit mit konstantem Laserlicht bestrahlt. Es erfolgt ein kontinuierlicher Energieeintrag ohne Modulation oder Pulsung.
❗
Step-Anregung ist auch Grundlage für alle dynamischen Scanverfahren (z. B. Surface Scanning im Dynamic Mode) – sie lässt sich aber ebenso effektiv im statischen Aufbau einsetzen.
Während der Erwärmung wird der Temperaturanstieg beobachtet und aufgezeichnet. Durch die gleichmäßige Anregung lassen sich thermische Diffusionsprozesse, Materialunterschiede oder Grenzflächenverhalten präzise analysieren.
Stärken:
-Sehr gut geeignet für Vergleichsmessungen
-Klarer Temperaturverlauf ohne Störeinflüsse
-Geringe Komplexität in der Umsetzung
-Ideal bei empfindlichen Materialien oder für Langzeitbetrachtungen
-Sehr gut geeignet für Vergleichsmessungen
-Klarer Temperaturverlauf ohne Störeinflüsse
-Geringe Komplexität in der Umsetzung
-Ideal bei empfindlichen Materialien oder für Langzeitbetrachtungen
Typische Anwendungen:
-Thermische Analyse von Schichten oder Übergängen
-Messung von Wärmeleitfähigkeit oder Diffusionsverhalten
-Kalibrierung von Prüfparametern
-Thermische Analyse von Schichten oder Übergängen
-Messung von Wärmeleitfähigkeit oder Diffusionsverhalten
-Kalibrierung von Prüfparametern
Im Dynamic Mode wird der Laserstrahl über die Oberfläche des Prüfobjekts bewegt – z. B. durch Galvo-Scanner, Roboter oder Achssysteme. Dabei wird kontinuierlich Energie eingebracht (Step-Anregung) – ideal für automatisierte, serientaugliche Prüfprozesse.
❗
In bewegter Prüfung ist ausschließlich die Step-Anregung möglich, da modulierte oder gepulste Signale während der Bewegung nicht zuverlässig auswertbar sind.
Wie funktioniert das Laser-Scanning genau?
Diese Technik wird auch als scannende Laser-Thermografie oder Flying-Spot-Thermografie bezeichnet: Ein fokussierter Laserpunkt wird gezielt über das Bauteil geführt – das erzeugt einen seitlich ausbreitenden Wärmefluss. Materialfehler wie Risse oder Delaminationen stören diesen Wärmefluss und erzeugen thermische Signaturen, die mit einer Infrarotkamera sichtbar gemacht werden.
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