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Beschichtungs- und Materialprüfung mittels aktiver Thermografie

WinterthurInstruments

TLIM (Tracer LockIn Modul) von Winterthur Instruments für die zerstörungsfreie Beschichtungs- und Materialprüfung

TLIM (Tracer LockIn Modul) von Winterthur Instruments für die zerstörungsfreie Beschichtungs- und Materialprüfung


Mit dem TLIM von Winterthur Instruments und einer IR-Kamera von Optris können mittels LockIn-Thermografie unter einer beschichteten Oberfläche verborgene Delaminationen oder Materialeinschlüsse aufgespürt und abgebildet, sowie Schwankungen der Schichtdicke ermittelt werden.

  • Einsteiger-Set für die zerstörungsfreie Beschichtungs- und Materialprüfung mittels LockIn-Thermografie
  • Optimierung von Herstellungsprozessen und Qualitätskontrollen
  • Einsatzdistanz: Ca. 20 cm bis 100 cm
  • Umgebungstemperatur: +5°C bis +50°C
  • Datenexport / Protokollierung: Datei-Formate XML, CSV und BMP
  • Abmessungen TLIM-Steuergerät: 18.0 x 10.5 x 5.5 cm
  • Lieferumfang: TLIM-Steuergerät passend zur Optris IR-Kameraserie, Halogenscheinwerfer mit Stativ, Analysesoftware für Windows-Betriebssysteme, Handbuch und CFK-Musterproben

Oben: Ausgangsseite des TLIM mit
Anschlüssen für Halogenscheinwerfer
und IR-Kamera
Unten: Delaminationen in einem CFK-
Bauteil (dunkle Stellen)

 

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Anwendungsmöglichkeiten des TLIM

  • Verbundwerkstoffe: Aufspüren von Delaminationen, Risse, Aufprallschäden, Materialstauchungen, Fehlverklebungen und Einschlüsse (bis 6 mm Tiefe)
  • Beschichtungen: Visualisierung von Korrosionsschäden an Lackierungen auf Blech und Schichtablösungen, Bestimmung der Schichtdickenverteilungen (auch auf geformten Objekten)
  • Kunststoffe und geschäumte Bauteile: Lokalisierung von Inhomogenitäten (z.B. Substratdicke, Lufteinschlüsse)
  • Schweiss- und Siegelnähte: Prüfung auf Fehler und Schwachstellen
  • Solarzellen: Lokalisierung von Shunts und Mikrorissen
  • Kunst- und Kulturgut: Visualisierung von Delaminationen (z.B. Malschichtlockerungen an Gemälden), verborgenen Schichten und Materialeinschlüssen

 

Anwendungsbeispiel

Foto TestblechIR-Amplitudenbild TestblechIR-Phasenbild Testblech
Lackiertes Blech mit sichtbarem Kratzer nach künstlicher Bewitterung.Im Amplitudenbild wird die vom Kratzer ausgehende Enthaftung der Lackierung sichtbar.

Im Phasenbild ist die Enthaftung noch deutlicher zu erkennen.

 

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Funktionsbeschrieb:

Das TLIM arbeitet nach dem Verfahren der aktiven Thermografie (LockIn-Thermografie), einem zerstörungsfreien, bildgebenden Prüfverfahren und dient der Untersuchung von beschichteten Oberflächen. Es macht unter der Oberfläche verborgene Materialfehler oder Defekte ortsaufgelöst sichtbar. Das Untersuchungsobjekt wird dabei periodisch mit dem sichtbaren , rechteckförmig modulierten Licht eines Halogenscheinwerfers oberflächlich geringfügig erwärmt, wodurch eine Wärmewelle erzeugt wird, die in das Messobjekt eindringt. Die Wärmewelle wird von thermischen Hindernissen beeinflusst, wie z.B. Materialeinschlüssen, Delaminationen oder Schwankungen in der Schichtstärke der Beschichtung des Untersuchungsobjekts. Diese thermischen Hindernisse beeinflussen die Temperaturdynamik auf der Oberfläche des Untersuchungsobjekts, welche mit einer IR-Kamera bildgebend erfasst wird. Die von der IR-Kamera erfassten Daten werden in der Software in ein Amplituden- und ein Phasenbild umgerechnet.

Im Gegensatz zur Amplitude ist die Phasenverschiebung des modulierten Wärmetransports weitgehend unabhängig von Inhomogenitäten der Beleuchtung, dem optischen Absorptions- sowie dem infraroten Emissionsvermögen. Sie hat ausserdem annähernd eine doppelt so grosse Tiefenreichweite wie die Amplitude.

Der praxisrelevante Vorteil des Phasenbildes liegt folglich darin, dass nur die thermischen Strukturen von Grenzflächen oder Defekten abgebildet und somit Rückschlüsse auf Defekttiefe getroffen werden können, da der Phasenwinkel vom Laufweg der thermischen Welle abhängt. Die Tiefenreichweite ist dabei über die Modulationsfrequenz einstellbar und von dem zu untersuchenden Material bzw. von dessen thermischen Eigenschaften abhängig: Je niedriger die Modulationsfrequenz gewählt wird, desto höher ist die "thermische Eindringtiefe". Diese Frequenzabhängigkeit ermöglicht eine tiefenaufgelöste Detektion von verborgenen bzw. unterhalb der Oberfläche liegenden Strukturen.

 

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Vorteile:

  • Steigert die Qualität - Fehlproduktionen und Serviceeinsätze werden reduziert
  • Labor- und feldtauglich - vielseitig und flexibel einsetzbar
  • Kurze Amortisationszeiten - geeignet sowohl für grosse als auch für kleine Produktionsgrössen
  • Berührungslos und zerstörungsfrei - flexibel skalierbarer Messabstand
  • Komplex geformte Teile - auch auf gekrümmten Oberflächen, auf Innenseiten, auf Ecken und Kanten einsetzbar
  • In situ Messungen - keine Probenvorbereitung notwendig
  • Grossflächige Untersuchungen - flexibel skalierbare Messfläche
  • Flexibel - kompatibel mit verschiedenen IR-Kameras und Anregungsquellen
  • Mobil - komfortabel zu transportieren und schnell aufgebaut

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Neues Messgerät Tracer:

<<< Beschrieb downloaden pdf >>>

An der Berner Fachhochschule / Hochschule der Künste Bern wurde in Zusammenarbeit mit der Firma Winterthur Instruments im Rahmen eines von nbn Elektronik AG unterstützten KTI-Forschungsprojektes ein neues Messgerät entwickelt, der sog. Tracer. Der Tracer ist eine Weiterentwicklung des TLIM und verfügt gegenüber diesem über eine Vielzahl an neuen Auswertungswerkzeugen. Da an den Tracer nun unterschiedlichste Wärmequellen für die thermische Anregung des Untersuchungsobjektes angeschlossen werden können (z.B. leistungsstarke Halogenscheinwerfer, elektrische Wärmestrahler, Heizlüfter, etc.), eröffnen sich zahlreiche neue Anwendungsmöglichkeiten. Der Tracer ist neben industriellen Anwendungen insbesondere auch für die Untersuchung von Kunst und Kulturgut geeignet.

 

Dokumentation anfordern

pdf 3.2mb Broschüre zu Tracer WinterthurInstruments LockIn-Thermographie Modul TLIM pdf 3.2mb Broschüre zu Tracer WinterthurInstruments LockIn-Thermographie Modul TLIM
pdf 960kb Manual zu Tracer WinterthurInstruments LockIn-Thermographie Modul TLIM pdf 960kb Manual zu Tracer WinterthurInstruments LockIn-Thermographie Modul TLIM
pdf 4mb Übersicht Optris IR-Kamera-Serie PI für TLIM-Modul pdf 4mb Übersicht Optris IR-Kamera-Serie PI für TLIM-Modul