Die endoskopische Laser-Analysetechnik namens Endodetect ein innovatives System, mit dem sich der Zustand von Baumaterialien und Bauteilen bewerten lässt– ohne Beschädigung oder Materialprobenentnahme. Entwickelt haben es Forscher der Westsächsischen Hochschule Zwickau (WHZ) und des Forschungs- und Transferzentrums (FTZ) e.V., zusammen mit Partnern aus der Industrie.
Optimierte Qualitätssicherung mittels Laser
Die zerstörungsfreie Prüfung ist ein entscheidender Schritt in der Qualitätssicherung beispielsweise von Bauwerken. Durch diese Methode können Baumaterialien, Bauwerke oder Bauteile auf Sicherheit und Funktionsfähigkeit analysiert werden, ohne sie zu beschädigen oder Materialproben zu entnehmen. Derartige Prüfmethoden optimieren Qualitätskontrollen und sparen Kosten durch einfache und schnelle Inspektionen, welche Reparaturaufwendungen geringhalten und potenzielle Gefahren frühzeitig erkennen.
Das faserbasierte endoskopische Analyse-System arbeitet mit einem Mikroscanner. Dieser soll die ortsaufgelöste Bestimmung der stofflichen Zusammensetzung von Metalllegierungen, insbesondere Schweißnähte in Hohlräumen, ermöglichen. Umgesetzt haben die Forscher diese Ansatz mittels laserinduzierter Plasmaspektroskopie, kurz Libs.
Libs-Endoskop-Demonstrationsaufbau: Sehen, dass es funktioniert
Dabei treffen intensive Laserpulse auf die Oberfläche der Materialprobe. Dort entsteht ein Plasma, das charakteristische Spektrallinien emittiert. Die chemische Zusammensetzung der Probe wird durch die spektrale Analyse dieser Lichtemissionen bestimmt. „Der mit den Partnern entwickelte Libs-Endoskop-Demonstrationsaufbau beweist die Umsetzbarkeit unserer Idee“, berichtet Karsten Schmiedel, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der WHZ. Das System haben die Entwickler für den Einsatz im Automobil- und Behälterbau zunächst im Labor getestet.
Das FTZ entwickelte die Ansteuerungselektronik für den kleinen, leistungsstarken Scanner. „Dieser ist in der Lage, hochauflösende und präzise Bewegungen in einem Endoskop auszuführen, das in Hohlräume von Baumaterialien oder bei tiefgezogenen Bauteilen eingesetzt werden kann“, erklärt Prof. Dr. Peter Hartmann.
Material abtragen und zugleich das Signal prüfen
Des Weiteren entwarfen die Wissenschaftler im FTZ den Endoskop-Kopf und befassten sich mit der Entwicklung und Prüfung von Techniken, mit denen sich Material von einer Oberfläche abtragen lässt und man gleichzeitig das dabei erzeugte Signal erfasst und analysieren kann.
Qualitätssicherung: Referenzdaten für den 3D-Druck aus Metallpulver
Forschende der Fakultät Physikalische Technik/Informatik (WHZ) entwickelten und evaluierten eine optische Hochleistungsfaser. Mit dieser Faser lässt sich gleichzeitig die Laserstrahlung auf die Oberfläche der Probe richten und das entstehende Plasmalicht in der Faser zur Auswerteeinheit zurückleiten. Besonders wichtig war dabei die Vorbereitung der Faser durch das Verbinden von verschiedenen optischen Faserkomponenten.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner für das Projekt Endodetect:
Westsächsische Hochschule Zwickau, Fakultät Physikalische Technik/ Informatik
Prof. Peter Hartmann
E-Mail: Peter.hartmann@fh-zwickau.de
