Verbindungstechnik

Die Anregung und Detektion von Schallwellen kann genutzt werden, um Dicke und elastische Eigenschaften von Schichtstrukturen zu bestimmen.
Selbst wenn die Dicke einer Schicht so klein ist, dass eine Untersuchung mit Puls-Echo-Messungen nicht mehr praktikabel ist, können aus dem Ausbreitungsverhalten von Oberflächenwellen die Dicke oder die elastischen Eigenschaften einer Schicht berechnet werden.
Je nach Frequenz dringt eine Oberflächenwelle verschieden tief in das Schicht- und Substratmaterial unter der Oberfläche ein. Tiefe Frequenzen bedeuten große Wellenlängen und große Eindringtiefen, hohe Frequenzen bedeuten kleine Wellenlängen und kleine Eindringtiefen (siehe Graphik).
Die unterschiedlichen Eigenschaften von Schicht und Substrat resultieren in einer frequenzabhängigen Phasengeschwindigkeit der Oberflächenwelle. Diese kann gemessen und mathematisch modelliert werden und somit die Dicke und elastischen Eigenschaften bestimmt werden.

Weitere Informationen finden Sie in unserer Publikation: https://doi.org/10.1115/QNDE2021-74927

Die optische Pump-Probe-Spektroskopie auf der Pikosekunden-Zeitskala (Pikosekunden-Laser-Ultraschall „PLUS“) ermöglicht die Untersuchung elastischer Phänomene im GHz- und sogar im THz-Bereich.
Wir wenden verschiedene Detektionsverfahren an, um eine große Vielfalt an Materialien zu untersuchen, von Metallen, Halbleitern und Polymeren bis hin zu neuartigen Nano- und sog. "Low Dimensional"-Materialien.
Dadurch erhalten wir Zugang zu materialeigenen Parametern wie akustischer Dämpfung, Wärmediffusion und anderen Dissipationsmechanismen, Dotierungsprofilen sowie zu strukturellen Eigenschaften wie Schichtdicken im sub-nm- bis niedrigen um-Bereich, weiters auch zur Adhäsionsqualität von dünnen Beschichtungen und zu anderen grenzflächenbezogenen Eigenschaften.
Weitere Informationen über eine mögliche Anwendung finden Sie unter https://doi.org/10.1016/j.pacs.2023.100464

Oftmals sollten Klebeschichten auf Homogenität der Verklebung geprüft werden, die nach dem Fügen der Bauteile nicht mehr sichtbar und nicht mehr zugänglich sind. Die moderne Technik der Photoakustischen Bildgebung (PAI - Photo-Acoustic Imaging) kann für solche Fälle eine Lösung darstellen! Als Beispiel sehen Sie hier (b) Fehler in der Klebeschicht zwischen (a) einer undurchsichtigen Kunststoffplatte und einem Metallteil - und (c) die Darstellung dieser Klebefläche im PAI-Scan.

Die zerstörungsfreie Prüfung von Schweißnähten ist mit Laser-Ultraschall möglich. Dank der Automatisierbarkeit können auch inline bereits Messungen mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden. Mit Wiederholraten, abhängig von der geforderten Auflösung, von 10Hz, 100Hz oder sogar höher können Fehlstellen, Einschlüsse, Heißrisse und hohe Porenkonzentrationen gefunden werden. 

Mittels Laser-Ultraschall können auch Schweißpunkte in kurzer Zeit gescannt und Zonen mit tatsächlicher Materialverbindung (Schweißlinse) bildlich dargestellt und beurteilt werden.

Laser-Ultraschall-Technologie kann auch für die Prüfung von Haft- und Verbindungsschichten, z.B. für Lötverbindungen bestens eingesetzt werden.
Durch die Beeinflussung der hochfrequenten Ultraschallwellen an den Grenzflächen kann ein exaktes Abbild dieser kritischen Zone aus dem Inneren der Bauteile generiert werden.

Mittels Terahertz-Technologie (THz) können Sie auch durch relativ dicke Kunststoffschichten durchschauen und verborgene Schichten (z.B. Klebstoffschichten) zerstörungsfrei prüfen!
Die eingesetzten Terahertz-Wellen sind nicht gesundheitsschädlich (keine ionisierende Strahlung) und durchdringen trotzdem problemlos auch viele optisch undurchsichtige Materialien.

Vielschichtigen Folien kommt vor allem in der Lebensmittelindustrie große Bedeutung zu. Dabei beeinflusst z.B. die Dicke und Homogenität von Barriereschichten die Haltbarkeit der Lebensmittel ganz entscheidend. Mit Hilfe der OCT-Technologie können Sie die Dicken der Einzelschichten inline während des Prozesses hochauflösend vermessen, aber auch Delaminationen und Schweißnähte in Echtzeit sehen bzw. prüfen und gegebenenfalls den Produktionsprozess mit Hilfe der Messdaten optimal regeln.

Eine Klebeverbindung ist immer nur so gut wie der Prozess mit dem sie hergestellt wird. Neben der optimalen Wahl und Qualität des Klebers (im weitesten Sinn) entscheidet auch die Vorbereitung der Oberflächen und die perfekte Prozessführung über die Belastbarkeit und Dauerfestigkeit der erzeugten Klebestelle.
Durch den Einsatz spektroskopischer Technologien können wir sie dabei unterstützen, alle chemischen Parameter (z.B. bei Mischungen, Reaktionsverfolgung, Sauberkeit von Oberflächen, Aushärtung) inline im Prozess zu überwachen und zu kontrollieren.

Wollen Sie auf Mikrometer genau wissen, wie die örtliche Verteilung von chemischen Bestandteilen in Ihren Produkten aussieht? Mit Infrarot-Mikroskopie im mittleren Infrarot können wir Materialien und Schnittproben mit einer Ortsauflösung von bis zu 5 µm chemisch charakterisieren und z.B. Rückstände oder Einschlüsse vermessen.