Temperaturmessung mit Thermografie

In vielen Prozessen ist die Temperatur ein ausschlaggebender Faktor. Sei es in der elektronischen Industrie, bei der additiven Fertigung oder im Automobilbau. Eine Methode, um die Temperatur berührungslos zu ermitteln und zu überwachen, ist die Thermografie. Mit ihr können Defekte sichtbar gemacht werden, ohne dass das Prüfobjekt beim Testen zerstört wird. Somit ist sie vor allem im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung ein beliebtes Verfahren.

Die berührungslose Messung von Temperaturverteilungen auf Objekten oder in Prozessen gibt Auskunft über den Verlauf eines Vorgangs und über den Zustand eines Objektes. Da die Thermografie ein bildgebendes Verfahren ist, können z. B. Abweichungen von der Norm sofort erkannt werden. Dies ist essentiell, da bereits geringste Diskrepanzen einen erheblichen Einfluss auf Funktionstüchtigkeit und Qualität haben können.

Die Temperaturmessung mit Hilfe der Infrarot-Thermografie beruht auf dem physikalischen Phänomen, dass jeder Körper mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunktes (-273,15 °C) elektromagnetische Strahlung aussendet. Zwischen der Oberflächentemperatur eines Körpers und der Intensität und spektralen Zusammensetzung der von ihm ausgesandten Strahlung besteht dabei ein eindeutiger Zusammenhang. Durch die Ermittlung der Strahlungsintensität kann somit die Temperatur eines Objekts berührungslos bestimmt werden. Dabei liegen einige physikalische Parameter zu Grunde.

Voraussetzung für eine aussagekräftige Temperaturmessung ist der Einsatz der richtigen Wärmebildkamera. InfraTec bietet als Spezialist für Thermografie ein komplettes Sortiment verschiedener Wärmebildkameras für den professionellen, universellen Einsatz an.

Thermografie im Einsatz

Thermografie ermöglicht die berührungslose Temperaturmessung in zahlreichen Industrien und Applikationen.

InfraTec Thermografie Glossar - Temperaturmessung mit Thermografie - Bildnachweis: © iStock / Buchachon

Automobilindustrie

Mit Thermografie lässt sich die Funktion von Katalysatoren mittels berührungsloser Temperaturmessung ebenso prüfen wie die Fahrzeugelektrik oder Motorenbaugruppen. Die Verbindung von Karosserieteilen durch Schweißnähte kann heute effizient durch Methoden der aktiven Wärmeflussthermografie untersucht werden. Im Zweifelsfall wird einfach nachgeschweißt, um die erforderliche Qualität zu erzielen.

Darüber hinaus gibt es gerade in der Automobilindustrie eine Vielzahl von Produkten, deren fehlerhaftes Verhalten sich nur über Temperaturänderungen äußert. So können Sitz- ebenso wie Scheibenheizungen durch den Einsatz einer Wärmebildkamera optimal auf ihre Funktionsfähigkeit geprüft werden.

Automobilindustrie

InfraTec Thermografie Glossar - Temperaturmessung mit Thermografie - Bildnachweis: © iStock / Kynny

Elektrotechnik & Elektronik

Der Einsatz der Infrarot-Thermografie in der Elektrotechnik und Elektronik dient der berührungslosen Temperaturmessung von Oberflächentemperaturen mit einer Wärmebildkamera ohne berührende Temperatursensoren. Es handelt sich um ein elegantes, rückwirkungsfreies optisches Temperaturmessverfahren zur simultanen und zeitlich hochaufgelösten Erfassung einer Vielzahl von Messstellen.

Die thermografische Inspektion elektronischer Komponenten und Baugruppen ist ein etabliertes Prüfverfahren zur Fehlersuche und Qualitätssicherung – von der Entwicklung erster Prototypen bis hin zur Serienproduktion.

Elektrotechnik & Elektronik

InfraTec Thermografie Glossar - Temperaturmessung mit Thermografie - Bildnachweis: © iStock / tiborgartner

Chemische Industrie

Wärmebildkameras ermöglichen die berührungslose Temperaturmessung in chemischen Prozessen, da diese endogen oder exogen verlaufen und daher zu einem Wärmestrom führen. Die bildliche Darstellung der Temperaturverteilung mittels Thermografie erlaubt es, diesen Wärmestrom nicht nur punktuell zu messen, sondern Temperaturen ganzer Prozessketten zu analysieren.

Weiterhin wird die Thermografie zur Überprüfung der Isolation von Reaktoren eingesetzt, da sie zuverlässig Schwachstellen detektiert.

Chemische Industrie

InfraTec Thermografie Glossar - Temperaturmessung mit Thermografie - Bildnachweis: © iStock.com / Nordroden

Additive Fertigung

In der additiven Fertigung hängt die Qualität des endgültigen Produktes maßgeblich von der Temperatur ab. Wärmebildkameras erfassen in Echtzeit Temperaturentwicklungen und Abweichungen und ermöglichen ein schnelles Eingreifen in den laufenden Prozess.

In der additiven Fertigung – auch bekannt als 3D-Druck – wird Material Schicht für Schicht aufgetragen, um dreidimensionale Gegenstände herzustellen. Gleichzeitig finden chemische und physikalische Härtungs- und Schmelzprozesse statt, bei denen die Temperatur eine entscheidende Rolle spielt. Wärmebildkameras unterstützen bei der systematischen Überwachung des gesamten Herstellungs- und Bearbeitungsprozesses. Relevant sind dabei meist die Erfassung der Temperaturverteilung der Pulverbettoberfläche sowie die Messung von Schmelztemperaturen. Beides ist realisierbar für Temperaturbereiche bis über 2.000 °C und während der Laser arbeitet (in situ Messung).

Additive Fertigung

InfraTec Thermografie Glossar - Temperaturmessung mit Thermografie - Bildnachweis: © iStock / allvisionn

Forschung und Entwicklung

Die berührungslose Temperaturmessung kommt auch zu Forschungszwecken zum Einsatz. Ein Beispiel ist die Prüfung von CFK-Verbindungen und -bauteilen. Für den Leichtbau von Luftfahrzeugen und Automobilen bieten faserverstärkte Kunststoffe wie CFK und GFK zahlreiche Vorteile. Durch das Fehlen geeigneter Bearbeitungs-, Prüf- und Messverfahren verzögert sich jedoch die wirtschaftliche, flexible und automatisierte Fertigung dieser Materialien in großer Serie. Abhilfe verspricht diesbezüglich die Lasertechnologie. InfraTec arbeitete zusammen mit Audi und sechs weiteren Partnern aus Industrie und Wissenschaft daran, die Möglichkeit der lokalen und für die jeweilige Fertigungsanforderung maßgeschneiderten Energieeinbringung per Laser für die Bearbeitung temperaturempfindlicher Werkstoffe zu optimieren.

Aber auch im landwirtschaftlichen Bereich finden die Wärmebildkameras Anwendung. Unter anderem in der Pflanzenphänotypisierung.

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