Aktive Infrarot-Thermografie

Aktive Infrarot-Thermografie

Einleitung

Aktive Infrarot-Thermografie ist eine herausragende Technologie zum raschen Detektieren oberflächennaher Fehler (z.B. von Rissen oder Delaminationen) in Metallen und Faserverbund-/Composite-Bauteilen.

Im Vergleich zu Ultraschall-Methoden hat Thermografie verschiedene Vorteile aber auch Nachteile. Genauso wie Laser-Ultraschall (LUS) benötigt Termografie keinerlei Koppelmittel um die Prüfung zu ermöglichen. Der größte Vorteil ist die rasche vollflächige Prüfung von großen relativ ebenen Flächen. Dafür sind die Eindringtiefe und die örtliche Auflösung im Vergleich zu LUS eingeschränkt.

Große Vorteile der Methode sind die existierende Luftfahrt-Zulassung und bestehende internationale Standards.

Das Konzept

Zwei leistungsstarke Halogenlampen erwärmen das Bauteil oberflächlich um etwa 10 °C. Eine Wärmebildkamera nimmt aus einem Abstand von circa 70 cm ein Video der Oberflächentemperatur auf. Dabei wird eine Fläche von ca. 40 x 32 cm² in einem Bild erfasst. Mittels mathematisch komplexer Algorithmen wird aus dem zeitlichen Verlauf der Oberflächentemperatur ein Modell des Werkstückes errechnet. Abweichungen vom idealen Temperaturverlauf weisen auf Materialfehler wie Löcher, Risse, Delaminationen, Lufteinschlüsse oder Feuchtigkeit hin. Eine typische Messung dauert (inkl. Rekonstruktion) zwischen 2 und 3 Minuten.

CFK-Prüfung mit Infrarot-Thermografie

Zukünftige Entwicklungsziele

In der RECENDT entwickeln wir neue Rekonstruktionsmethoden. Damit hoffen wir, in Zukunft kleinere Fehler und Fehler in größerer Tiefe detektieren zu können.

Literatur / Publikationen

Burgholzer, Peter / Gahleitner, Lukas / Mayr, Günther
Linking diffusive fields to virtual waves as their propagative duals
Physical Review Applied 24, 044094, APS Journals, published 29 October, 2025, DOI: 10.1103/8gkn-936j

Burgholzer, Peter / Thummerer, Gregor / Plasser, Holger / Mayr, Günther
Three-Dimensional Thermographic Image Reconstruction Using the Virtual Wave Concept
ASNT Nondestructive Testing Handbook 4: Infrared Testing (IR), fourth edition, Oct. 2024, Chapter 12 (Processing and Modeling for Thermal and Infrared Testing), Part 12, pages 577-578, ASNT (The American Society for Nondestructive Testing)

Burgholzer, P. / Mayr, G. / Thummerer, G. / Haltmeier, M.
Heat diffusion blurs photothermal images with increasing depth
2022-06, Journal of Applied Physics , Vol. 131, No. 211101, DOI: 10.1063/5.0093315

Burgholzer, P.; Thor, M.; Gruber, J. & Mayr, G.
Three-dimensional thermographic imaging using a virtual wave concept
Journal of Applied Physics, 2017, 121, 105102, DOI: 10.1063/1.4978010

Anwendungen

Carbonfaserverstärkte Kunststoffe – CFK

Im hauptsächlich manuellen Produktionsprozess von CFK-Komponenten stellen Delaminationen, Einschlüsse und innere Risse ein kritisches Problem für die Festigkeit dar. Durch die Schwarzfärbung des Materials sind diese Fehler von außen nicht sichtbar. Mit Laser-Ultraschall oder mittels Thermographie können die Bauteile zerstörungsfrei gescannt und so Fehlstellen detektiert werden.