Ultraschall-angeregte Thermografie

Ein Bauteil wird mit Ultraschall mechanisch angeregt. Reibung in Mikrorissen oder Defekten erzeugt Wärme, die durch Infrarot sichtbar gemacht wird. Ideal zur Detektion von Mikrorissen, Delaminationen oder Klebeversagen.

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Was ist Ultraschall-angeregte Thermografie?

Bei der Ultraschall-angeregten Thermografie wird Leistungsultraschall in das Prüfobjekt eingeleitet – typischerweise im Bereich von 15 bis 50 kHz. Die Schwingungsenergie wird an Defektstellen (z. B. Rissufer oder schlecht haftende Schichten) in thermische Energie umgewandelt – je nach Defekttyp durch Reibung (Hysterese), Materialdämpfung oder thermoelastischen Effekt.

Das entstehende Wärmesignal wird per IR-Kamera aufgezeichnet. Über eine Fourier-Transformation entsteht ein Phasenbild, das die Fehler visuell hervorhebt – unabhängig von Oberflächenstruktur, Materialemission oder Umgebungseinflüssen.

Vorteile

Defektselektiv. Wärme entsteht bevorzugt an realen Fehlstellen.

Sehr schnell. Sekunden pro Kontaktpunkt.

Hohe Sensitivität auch subsurface.

Robust gegenüber Emissionsgrad und Oberflächenglanz.

Automatisierbar mit Portal/Roboter. Reproduzierbar.

Anwendungen

Mikrorisse und Ermüdungsrisse in Metallen/Guss

Delaminationen in CFK/GFK, Sandwich, GLARE

Klebversagen und Kissing-Bonds

Schweiß-/Punktnahtprüfung, Spot-Weld-Screening

Zahnräder, Achsen, Bleche, Druckgussteile

Aufbau der Prüfung – Bewegung & Anregung

Hinweis: Ultraschall-angeregte Thermografie wird statisch betrieben. Es gibt zwei Anregungsarten: Lock-In und Pulsed.

Anregungsarten

Beim Lock-In-Betrieb wird das Bauteil mit sinusförmig modulierter Ultraschallleistung angeregt. Die IR-Kamera zeichnet synchron zur Modulation auf, sodass jedem Bild ein definierter Anregungszustand zugeordnet ist. Aus der Sequenz berechnet die Fourier-Analyse für jeden Pixel Phase und Amplitude des Temperatursignals. Phasenbilder unterdrücken Drift, Oberflächenstruktur und Emissionsgradunterschiede; Amplitudenbilder zeigen die Stärke der Antwort. Wird die Frequenz nahe einer Eigenform gewählt, steigt die lokale Schwingungsamplitude und Defekte treten deutlicher hervor. Voraussetzung ist eine reproduzierbare Kopplung der Sonotrode mit definierter Anpresskraft.

Typische Anwendungen

Mikrorisse und Ermüdungsrisse in Metallen und Guss
Delaminationen in CFK/GFK, GLARE®, Sandwich
Kissing-Bonds und Adhäsionsmängel in Klebungen
Spot-/Punktnaht- und Schweißnahtprüfung
Strukturbauteile in Luftfahrt, Automotive, Energie

Vorteile
Tiefenselektive und robuste Defekterkennung mit hoher SNR durch synchronisierte Phasen/Amplitudenauswertung bei reproduzierbarer Kopplung.

Im Pulsbetrieb werden kurze Ultraschall-Bursts eingekoppelt. Die IR-Kamera zeichnet eine Sequenz vor, während und nach jedem Burst auf. Der thermische Transient macht Defekte sichtbar, weil dort Reibung und Dämpfung sofort in Wärme übergehen. Die Auswertung nutzt Zeitkontrast oder Differenzbilder; TSR glättet den Verlauf. Bei einer Pulsfolge kann zusätzlich eine FFT Phasen- und Amplitudenbilder liefern. Burstdauer und Duty-Cycle begrenzen den Wärmeeintrag. Frequenzen nahe Eigenformen steigern die Antwort. Mehrere identische Bursts erhöhen das SNR. Voraussetzung sind reproduzierbare Kopplung und synchrones Triggern.

Typische Anwendungen

Schnelles Scannen von Kontaktpunkten in der Serie
Riss-Screening an Zahnrädern, Achsen, Blechen
Debonds in Kleb- und Sandwichstrukturen
Impact-Schäden in Verbundbauteilen

Vorteile
Sehr kurze Prüfzeiten je Kontaktpunkt mit hohem Defektkontrast im Transienten bei kontrolliertem Wärmeeintrag.

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