Die Apparatur befindet sich auf einem rollenden Messtischwagen, der ein wenig an einen Serviertisch erinnert. Zuerst kommt der Heizstrahler an die Reihe. Dieser erwärmt - gleichsam im Vorbeifahren - das waagerecht liegende Rotorblatt. Dabei steigt die Temperatur im Inneren des Materials aber nur um zwei bis drei Grad Celsius an. Nach dem Heizstrahler folgt die Wärmebildkamera; sie registriert nun die Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Windflügels.
Wenn man weiß, wie das Material unter der Oberfläche aussieht oder aussehen sollte, beispielsweise ob es verklebt ist oder verstärkt, hat man die Möglichkeit, mit der Thermographiekamera Dinge unterhalb der Oberfläche sichtbar zu machen, die man mit dem bloßen Auge nicht sehen kann.
Da der Messtischwagen gleichmäßig an dem Rotorblatt vorbei zieht, lassen sich Windflügel von 60 Metern Länge in nur wenigen Minuten untersuchen, sagt Burkhard Plinke vom Fraunhofer Institut für Holzforschung. Wärmefluss-Thermographie funktioniert aber nicht nur schnell, sondern - wichtiger noch - absolut zerstörungsfrei. Die Wärmebildkamera sieht zwar nur die Oberfläche des Rotorflügels, unterschiedliche Temperaturzonen verraten jedoch, wie es in der Tiefe aussieht:
Dort, wo zum Beispiel unterhalb der Oberfläche der Wärmefluss behindert ist, zum Beispiel durch irgendwelche Verklebungen, die nicht richtig funktionieren, die nicht richtig haften, dort sieht man im Infrarotbild Strukturen, insbesondere dort, wo die Verklebungen nicht in Ordnung gewesen sind, sieht man normalerweise für einen kurzen Augenblick nach der Erwärmung eine wärmere Zone - einen Hotspot.
Ein Defekt behindert nämlich die Wärmeleitung in das Material hinein. Aus diesem Grund bleibt über solchen Stellen die Oberfläche immer ein wenig wärmer - nur wenige Hundertstel Grad zwar - doch das genügt für die empfindliche Wärmebildkamera, um Blasen, Risse, Haftungs- oder Klebefehler zu erkennen. Bei schlechter leitenden Materialien wie Holz oder Kunststoff funktioniert das Verfahren bestens, weil die Temperaturunterschiede länger bestehen bleiben. Metallische Werkstoffe hingen lassen sich schlechter prüfen.
Bei Material, bei dem der Wärmefluss relativ langsam verläuft, kann man relativ tief in die Struktur hinein schauen. Tief heißt in der Größenordnung von einigen Millimetern, teilweise sogar bis zu einigen Zentimetern, aber das hängt stark von den Eigenschaften des Materials ab.
Wärmefluss-Thermographie eignet sich sowohl für den Herstellungsprozess als auch für Vor-Ort-Messungen und ermöglicht eine 100prozentige Qualitätskontrolle. Für Windkraftanlagen ist das ein unschätzbarer Vorteil, denn bislang mussten die Windflügel sogar in luftiger Höhe manuell mit besagtem Hämmerchen geprüft werden. Eine große Zukunft könnte das Verfahren nach Ansicht von Burkhard Plinke auch in der Möbelindustrie haben, wo Holzplatten oder Furniere innig miteinander verleimt werden.
Wir haben auch schon intensiv geforscht auf dem Gebiet, wie man Lebensmittel "sicherer" machen kann. Sicherer heißt, dass man durch bestimmte Prüfverfahren sicherstellen kann, dass Störstoffe wie zum Beispiel Steine in Obstschüttungen oder irgendwelche Verunreinigungen etwa in Weingummis visualisiert werden können. Da gibt es natürlich auch Verfahren, dass durch Röntgenprüfung oder durch Bildverarbeitung zu machen, aber mit kommt man in einigen Anwendungen zu deutlich kostengünstigeren Lösungen.
Noch ist der Preis für die Anlage recht hoch: 150.000 Euro - inklusive der Entwicklungskosten. Das könnte sich bald ändern. Das Interesse der Industrie ist groß, freut sich der wissenschaftliche Mitarbeiter des Fraunhofer Instituts für Holzforschung in Braunschweig. Sollte das Gerät in Serie gehen, dann wären "nur" 50.000 Euro zu kalkulieren.
Wenn man weiß, wie das Material unter der Oberfläche aussieht oder aussehen sollte, beispielsweise ob es verklebt ist oder verstärkt, hat man die Möglichkeit, mit der Thermographiekamera Dinge unterhalb der Oberfläche sichtbar zu machen, die man mit dem bloßen Auge nicht sehen kann.
Da der Messtischwagen gleichmäßig an dem Rotorblatt vorbei zieht, lassen sich Windflügel von 60 Metern Länge in nur wenigen Minuten untersuchen, sagt Burkhard Plinke vom Fraunhofer Institut für Holzforschung. Wärmefluss-Thermographie funktioniert aber nicht nur schnell, sondern - wichtiger noch - absolut zerstörungsfrei. Die Wärmebildkamera sieht zwar nur die Oberfläche des Rotorflügels, unterschiedliche Temperaturzonen verraten jedoch, wie es in der Tiefe aussieht:
Dort, wo zum Beispiel unterhalb der Oberfläche der Wärmefluss behindert ist, zum Beispiel durch irgendwelche Verklebungen, die nicht richtig funktionieren, die nicht richtig haften, dort sieht man im Infrarotbild Strukturen, insbesondere dort, wo die Verklebungen nicht in Ordnung gewesen sind, sieht man normalerweise für einen kurzen Augenblick nach der Erwärmung eine wärmere Zone - einen Hotspot.
Ein Defekt behindert nämlich die Wärmeleitung in das Material hinein. Aus diesem Grund bleibt über solchen Stellen die Oberfläche immer ein wenig wärmer - nur wenige Hundertstel Grad zwar - doch das genügt für die empfindliche Wärmebildkamera, um Blasen, Risse, Haftungs- oder Klebefehler zu erkennen. Bei schlechter leitenden Materialien wie Holz oder Kunststoff funktioniert das Verfahren bestens, weil die Temperaturunterschiede länger bestehen bleiben. Metallische Werkstoffe hingen lassen sich schlechter prüfen.
Bei Material, bei dem der Wärmefluss relativ langsam verläuft, kann man relativ tief in die Struktur hinein schauen. Tief heißt in der Größenordnung von einigen Millimetern, teilweise sogar bis zu einigen Zentimetern, aber das hängt stark von den Eigenschaften des Materials ab.
Wärmefluss-Thermographie eignet sich sowohl für den Herstellungsprozess als auch für Vor-Ort-Messungen und ermöglicht eine 100prozentige Qualitätskontrolle. Für Windkraftanlagen ist das ein unschätzbarer Vorteil, denn bislang mussten die Windflügel sogar in luftiger Höhe manuell mit besagtem Hämmerchen geprüft werden. Eine große Zukunft könnte das Verfahren nach Ansicht von Burkhard Plinke auch in der Möbelindustrie haben, wo Holzplatten oder Furniere innig miteinander verleimt werden.
Wir haben auch schon intensiv geforscht auf dem Gebiet, wie man Lebensmittel "sicherer" machen kann. Sicherer heißt, dass man durch bestimmte Prüfverfahren sicherstellen kann, dass Störstoffe wie zum Beispiel Steine in Obstschüttungen oder irgendwelche Verunreinigungen etwa in Weingummis visualisiert werden können. Da gibt es natürlich auch Verfahren, dass durch Röntgenprüfung oder durch Bildverarbeitung zu machen, aber mit kommt man in einigen Anwendungen zu deutlich kostengünstigeren Lösungen.
Noch ist der Preis für die Anlage recht hoch: 150.000 Euro - inklusive der Entwicklungskosten. Das könnte sich bald ändern. Das Interesse der Industrie ist groß, freut sich der wissenschaftliche Mitarbeiter des Fraunhofer Instituts für Holzforschung in Braunschweig. Sollte das Gerät in Serie gehen, dann wären "nur" 50.000 Euro zu kalkulieren.