Aktive Thermografie
Bei der aktiven Thermografie wird das zu prüfende Bauteil gezielt mit externer Energie angeregt, um Temperaturdifferenzen zu erzeugen, die auf innere Fehler wie Delamination, Hohlräume, Risse oder Klebstoffversagen hinweisen. Das Verfahren ist eines der vielseitigsten in der zerstörungsfreien Prüfung und eignet sich besonders für flächige Strukturen und Verbundwerkstoffe.
Anregungsverfahren im Überblick
Die Wahl der Anregungsquelle hängt vom Prüfmaterial, der Fehlergeometrie und der erforderlichen Prüftiefe ab:
- Blitz-Thermografie (Flash Thermography): Hochleistungsblitzlampen erhitzen die Bauteiloberfläche innerhalb von Millisekunden. Die anschließende Wärmediffusion in das Innere wird mit einer IR-Kamera zeitaufgelöst beobachtet. Fehler stören den Wärmefluss und erscheinen als lokale Temperaturanomalien.
- Induktionsthermografie: Elektromagnetische Induktion erzeugt Wirbelströme in leitenden Materialien, die das Bauteil von innen heraus erwärmen. Risse und Fehler stören den Wirbelstromfluss und erzeugen lokale Hotspots. Besonders effektiv für metallische Werkstoffe und die Detektion oberflächennaher Risse.
- Ultraschallangeregte Thermografie (Vibrothermography): Hochleistungsultraschall wird in das Bauteil eingekoppelt. An Rissen, Delamination und Reibflächen wird mechanische Energie in Wärme umgewandelt (thermoelastischer Effekt und Reibungswärme). Das Verfahren ist besonders empfindlich für geschlossene Risse und Ermüdungsrisse in Metallen und CFK.
- Heizstrahler / Lampenfelder: Für großflächige, gleichmäßige Anregung werden Infrarotstrahler oder Halogenlampen eingesetzt.
Delaminationserkennung in CFK
Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) sind besonders anfällig für Delamination – das Ablösen einzelner Lagen infolge von Impact, Ermüdung oder Fertigungsfehlern. Aktive Thermografie, insbesondere Blitz-Thermografie und Lock-In-Thermografie, sind etablierte Verfahren zur Delaminationsdetektion in CFK. Da Delamination den Wärmedurchgang blockiert, erscheint sie als wärmere Zone über der Trennfläche. Die laterale Ausdehnung der Delamination ist direkt im Thermobild sichtbar.
Bildauswerteverfahren
- Zeitreihenanalyse: Sequenzen von Thermobildaufnahmen werden pixelweise ausgewertet.
- PPT (Pulsed Phase Thermography): Fourier-Transformation der Temperaturzeitreihe liefert Phasen- und Amplitudenbilder mit verbessertem Kontrast.
- TSR (Thermographic Signal Reconstruction): Glättung und Differentiation der Abkühlkurven verbessern die Fehlersichtbarkeit.
Normen und Qualifikation
Prüfer für aktive Thermografie werden nach EN ISO 9712 oder ASNT SNT-TC-1A zertifiziert. Verfahrensspezifische Anforderungen regeln ASTM E2582 (Blitz-Thermografie) und EN 16714 (aktive Thermografie in der ZfP).