Fraunhofer IDMT entwickelt luftschallbasiertes Verfahren zur Qualitätssicherung

Das Fraunhofer- Institut für Digitale Medientechnologie IDMT hat ein Verfahren zur akustischen Zustandsüberwachung und Qualitätssicherung für die industrielle Fertigung entwickelt. Damit ist eine dauerhafte Überwachung von Produktionsanlagen sowie die Kontrolle und Sicherung der Produktqualität möglich. Ausfälle und Ausschuss können durch den Einsatz des nachrüstbaren Verfahrens vermieden werden.

Die Kombination intelligenter akustischer Sensorik zur Erfassung von Produktionsdaten mit einer zuverlässigen und sicheren Datenverarbeitung hat das Potential, die automatisierte Prozesssteuerung und Qualitätssicherung zu revolutionieren. Das Fraunhofer IDMT kombiniert seine Kompetenzen auf dem Gebiet der robusten Mikrofonierung, der automatischen Audiosignalanalyse und des maschinellen Lernens zu einem zuverlässigen, luftschallbasierten Prüfverfahren.

Nachrüstbare Lösung zur berührungslosen, zerstörungsfreien Qualitätsprüfung

Mithilfe dieses Ansatzes ist kein direkter Kontakt zum Prüfstück oder der Produktionsanlage notwendig, wodurch eine Überprüfung der Prozess- und Produktqualität auch über eine gewisse Distanz hinweg möglich ist. Außerdem kann das Verfahren zur Qualitätssicherung minimalinvasiv in bestehende Anlagen und Prüfprozesse integriert werden. Ein weiterer Vorteil ist die stets zerstörungsfreie Qualitätsüberprüfung fertiger Bauteile. War es bisher in vielen Fertigungsbereichen notwendig, Prüfteile stichprobenartig zu zerstören – um etwa Schweißnähte zu kontrollieren – kann jetzt allein anhand des Klangs des Werkstücks ein möglicher Qualitätsfehler identifiziert werden.

Interaktiver Demonstrator mit Unterhaltungsfaktor

Auf der Hannover Messe 2018 zeigte das Ilmenauer Forschungsinstitut einen neuen, interaktiven Demonstrator, der die Leistungsfähigkeit des akustischen Monitoring-Verfahrens im industriellen Einsatz verdeutlicht. Dafür hatte das Fraunhofer IDMT in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff und Strahltechnik IWS angeschlossenen ‚DortmunderOberflächenCentrum DOC‘ das Kugelbahnsystem ‚GraviTrax‘ von Ravensburger so modifiziert, dass ein Schienenabschnitt und einzelne Kugeln mit einem diamantähnlichen Kohlenstoff beschichtet wurden. Diese Diamor-Beschichtung wird typischerweise im industriellen Umfeld für die Beschichtung von Gleitkomponenten verwendet, um die Verschleißbeständigkeit zu erhöhen und die Reibung zu reduzieren.

Mikrofon-Ring-Array – Mithilfe intelligenter akustischer Messtechnik ist die zielgerichtete Schallaufnahme auch in lauten Umgebungen möglich

Am Messestand konnten die Besucher unterschiedliche Kugeln in Bewegung setzen; zur Auswahl standen unbehandelte, mit einer polierten und unpolierten Diamorschicht sowie fehlerhafte Exemplare. Sobald die oberflächenveränderten Kugeln die ebenfalls beschichtete Schiene herunterrollten, wurden mittels Luftschallanalyse das Material, die Oberflächenbeschaffenheit und mögliche Beschädigungen zuverlässig identifiziert und auf einem Kontrollmonitor angezeigt.

Judith Liebetrau, Projektverantwortliche am Fraunhofer IDMT, erklärt die Idee des Demonstrators: »Wir zeigen damit einen möglichen Anwendungsfall – das akustische Monitoring zur Qualitätsüberwachung im Veredelungsprozess, z.B. von Metallteilen. Dabei eignet sich unser kontaktloses Verfahren hervorragend für die akustische Überprüfung von beweglichen Teilen, wie zum Beispiel Kugellagern«.

Video

Im Video erklärt Hr. Tobias Clauß vom Fraunhofer IDMT, Ilmenau, das Verfahren und mögliche Anwendungsfälle der Luftschallanalyse.

 

 

 

Quelle/Bilder: Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT